×
20.05.2014
216.012.c521

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к энергетике, в частности к системе диагностики топливного элемента и других химических источников электроэнергии, и может использоваться в автономных, резервных, авиационных энергоустановках. Техническим результатом, достигаемым предлагаемым способом, является качественный и непрерывный контроль, позволяющий отслеживать состояние топливного элемента и предсказывать его работоспособность и длительность работы. В предложенном способе измеряют напряжение эталонного электрода, установленного на одном из рабочих электродов топливного элемента, и вычисляют степень его износа и сравнивают со значением критического износа источника тока, после чего делают вывод о пригодности или непригодности дальнейшей эксплуатации источника тока. 1 ил.
Основные результаты: Способ диагностирования топливного элемента, основанный на сборе данных с помощью датчиков и передаче информации от них к контроллерам с последующим хранением их в запоминающем устройстве и сравнении их с контрольными данными, отличающийся тем, что дополнительно измеряют напряжение эталонного электрода, установленного на одном из рабочих электродов топливного элемента, вычисляют степень износа электрода по формуле: , где G - степень износа электрода; U - значение напряжения рабочего электрода; U - значение напряжения эталонного электрода, сравнивают полученный результат с критическим значением износа G и, если G>G, то источник тока считают непригодным к дальнейшей эксплуатации.

Изобретение относится к энергетике, в частности к системе диагностики топливного элемента и других химических источников электроэнергии и может использоваться в автономных, резервных, авиационных энергоустановках.

Известны способы контроля топливного элемента [патент RU 2408477 C1, МПК B60L 11/18, 08.06.09; патент RU 2008106258 A, МПК H01M 8/04, 10.09.2009], основанные на сборе данных с помощью датчиков, информация от которых передается контроллерам с последующим хранением их в запоминающем устройстве и сравнении с контрольными данными, находящимися в базе данных компьютера.

Недостатком такого способа является отсутствие объективной оценки работоспособности топливного элемента вследствие износа электродов. Компьютер фиксирует характеристики и выдает информацию о работоспособности топливного элемента без выяснения причин их снижения.

Техническим результатом, достигаемым предлагаемым способом, является качественный и непрерывный контроль, позволяющий отслеживать состояние электродов топливного элемента и предсказывать его работоспособность, прогнозировать ресурс работы по причине изнашивания электродов.

Указанный технический результат достигается тем, что способ диагностирования топливного элемента основан на сборе данных с помощью датчиков и передаче информации от них к контроллерам с последующим хранением их в запоминающем устройстве и сравнении их с контрольными данными.

Сущность заявляемого способа заключается в сравнении в блоке контроля текущего значения напряжения топливного элемента с контрольным, формируемым эталонным электродом, по результатам которого можно судить о степени износа рабочего электрода топливного элемента.

Известно, что на электрические характеристики топливного элемента оказывают влияние внешние факторы, такие как давление и температура, приводящее к изменению текущего значения напряжения при одной и той же нагрузке [см., например, Лидоренко Н.С., Мучник Г.Ф. Электрохимические генераторы. М.: Энергоиздат, 1982. С.316-319]. Таким образом, разница между текущим значением напряжения и контрольным значением, заложенным в базе данных компьютера, будет меняться от внешних условий, и поэтому по ней трудно оценить работоспособность топливного элемента. С другой стороны, на снижение значения напряжения оказывает влияние состояние электродов, которые в процессе работы подвержены коррозии, изменению структуры, дезактивации и износу катализаторов и др. Причем износ электродов зависит от величины тока нагрузки так, что при его большем значении процесс износа происходит интенсивнее. Если сравнить характеристики электрода, работающего под нагрузкой, с электродом, работающим под малым током, то по разности значений напряжения между ними можно судить о степени износа рабочего электрода и работоспособности топливного элемента. Эталонный электрод электрически не соединен с нагрузкой, поэтому через него протекает меньший ток, что приводит к меньшей степени изнашивания, чем на рабочем электроде. Таким образом, он показывает эталонное значение, сравнивая которое со значением рабочих электродов в блоке контроля можно судить о состоянии рабочего электрода топливного элемента. К тому же, эталонный электрод является частью мембранно-электродного блока, поэтому он реагирует на изменение внешних факторов также как и рабочие электроды. Таким образом, осуществляется «настройка» системы под новые условия работы, а разность между текущим и контрольным значениями зависит только от состояния электродов. По этой разности можно судить о степени износа электродов по следующей формуле:

Контрольным показателем исчерпания срока службы топливного элемента является снижение его энергозапаса и в частности значения напряжения до уровня, установленного в нормативно-технической документации для данного типа источника, который для химических источников тока может изменяться в пределах 20%-50% [см. Варыпаев В.Н., Дасоян М.А., Никольский В.А. Химические источники тока. М.: «Высшая школа», 1990].

Способ может быть реализован, например, с помощью устройства, схема которого изображена на фигуре, где обозначено: 1 - первый электрод; 2 - второй электрод; 3 - эталонный электрод; 4 - блок контроля; 5 - ионообменная мембрана.

Эталонный электрод представляет собой поверхность любого электрода, меньшую по площади рабочего электрода. Он электрически подсоединен к устройству сравнения в блоке контроля, отдельно от основного электрода, что позволяет протекать через него меньшему току.

Блок контроля представляет собой устройство (компьютер), позволяющее сравнивать текущее и контрольное значения и в зависимости от результата сравнения по заданному алгоритму выводить информацию о состоянии топливного элемента.

Устройство работает следующим образом: при подключении нагрузки к топливному элементу в нем проходит электрохимическая реакция, в результате которой вырабатывается электрический ток. В процессе работы происходит изнашивание электродов, что приводит к ухудшению работы топливного элемента и снижению его характеристик. С помощью датчиков измеряют значения напряжения эталонного и рабочего электродов, вычисляют разность между ними, определяют по вышеприведенной формуле степень износа рабочего электрода, сравнивают его с критическим значением и определяют работоспособность источника. При изменении внешних факторов при той же нагрузке происходит смещение значения напряжения как эталонного, так и рабочего электрода на одинаковую величину, поэтому в процессе работы разность между ними определяется только состоянием электродов.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет объективно оценить состояние электродов топливного элемента, заранее спрогнозировать ресурс работы и предупредить выход его из строя по причине изнашивания электродов.

Способ диагностирования топливного элемента, основанный на сборе данных с помощью датчиков и передаче информации от них к контроллерам с последующим хранением их в запоминающем устройстве и сравнении их с контрольными данными, отличающийся тем, что дополнительно измеряют напряжение эталонного электрода, установленного на одном из рабочих электродов топливного элемента, вычисляют степень износа электрода по формуле: , где G - степень износа электрода; U - значение напряжения рабочего электрода; U - значение напряжения эталонного электрода, сравнивают полученный результат с критическим значением износа G и, если G>G, то источник тока считают непригодным к дальнейшей эксплуатации.
СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА
СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-7 of 7 items.
27.05.2013
№216.012.459b

Аэродромный энергомодуль на топливных элементах

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в автономных, резервных, мобильных аэродромных и авиационных энергоустановках. Техническим результатом является возможность обеспечения энергией потребителей при выходе из строя одного или нескольких топливных элементов в генераторе,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483396
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.459c

Система запуска авиационных двигателей

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в автономных, резервных, авиационных энергоустановках. Техническим результатом является преобразование энергии топливных элементов в электрическую энергию повышенного качества с заданными выходными параметрами для надежного питания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483397
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.09.2014
№216.012.f958

Способ определения динамического давления одиночной подвижной нагрузки на проезжую часть автодорожных мостов

Изобретение относится к области весоизмерительной техники и может быть использовано для создания приборов по определению динамического давления на пролетные строения автодорожных мостов, проезжих частей автодорог, взлетно-посадочных полос аэродромов. Способ состоит в измерении динамического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529669
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.06.2015
№216.013.5069

Свч-способ определения диэлектрической проницаемости и толщины покрытий на металле

Предложен способ определения диэлектрической проницаемости и толщины твердых образцов на металле. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения толщины и диэлектрической проницаемости материала на металле. Способ предусматривает возбуждение электромагнитного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552106
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.12.2015
№216.013.9c46

Свч-способ определения осажденной влаги в жидких углеводородах

Изобретение относится к способам определения влажности. Оно может найти применение в нефтехимической промышленности, в частности для экспресс-контроля качества авиационных керосинов в условиях аэродрома. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение чувствительности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571631
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.12.2015
№216.013.9c47

Свч-способ определения осажденной влаги в жидких углеводородах

Предлагаемое изобретение относится к способам определения влажности. Оно может найти применение в нефтехимической промышленности, и в частности, для экспресс-контроля качества авиационных керосинов в условиях аэродрома. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571632
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.04.2016
№216.015.359d

Способ определения износа фрикционных накладок тормозных колодок в автомобиле с гидравлическим приводом тормозной системы

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к тормозным системам с гидравлическим приводом. Способ определения износа фрикционных накладок заключается в определении количества тормозной жидкости, проходящей через гидравлический привод тормозных колодок колеса при торможении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581450
Дата охранного документа: 20.04.2016
Showing 41-50 of 140 items.
27.06.2013
№216.012.5252

Способ согласования комплексных сопротивлений и устройство его реализации

Изобретения относятся к области радиосвязи и радиолокации и могут быть использованы для перестраиваемого по частоте согласования произвольных комплексных сопротивлений в заданной полосе частот. Технический результат заключается в расширении областей физической реализуемости областей изменения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486667
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.5269

Устройство для реализации пространственно-временной обработки изображений на основе матриц фоточувствительных приборов с зарядовой связью

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано при создании прикладных систем, в частности для пространственно-временной обработки изображений. Техническим результатом изобретения является исключение нарушений адаптации устройства к изменению уровня освещенности при выделении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486690
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.07.2013
№216.012.53d2

Устройство для транспортирования самолетов

Изобретение относится к области наземного обслуживания самолетов. Устройство для буксировки самолета содержит тягач - подвижный электроагрегат, водило, взаимодействующее с передней стойкой (3) самолета и буксировочную тележку. Буксировочная тележка содержит раму (10) и ведущие колеса (5) с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487061
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.53d3

Способ эвакуации самолетов

Изобретение относится к наземному обслуживанию самолетов, в частности к устройствам их буксировки и эвакуации. Способ эвакуации самолетов основан на использовании тележки, выполненной в виде несущей рамы (2) и подвижной рамки (3), сцепленной с тягачом (1). Захват и фиксация передней стойки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487062
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.54a2

Компрессор поршневой для взрывоопасных газов

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжатия, нагнетания и транспортирования газов, повышения взрывобезопасности сжатия газов. Компрессор состоит из корпуса, цилиндра с поршнем, всасывающего и нагнетательного трубопроводов с клапанами, системы жидкостного охлаждения и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487269
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.5515

Способ двухуровневого управления и система для его осуществления (варианты)

Группа изобретений относится к области управления техническими средствами (ТС). Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей способа и системы двухуровневого управления техническими средствами за счет выполнения на пункте управления (ПУ) второго уровня таких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487384
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.5517

Способ моделирования процессов централизованного управления техническими средствами и система для его осуществления (варианты)

Изобретения относятся к области процессов управления техническими средствами (ТС) различного назначения. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения моделирования до определения данных об объектах воздействия на пунктах управления первого уровня в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487386
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.5518

Способ моделирования процессов управления техническими средствами и система моделирования для его осуществления

Изобретение относится к средствам моделирования процессов управления техническими средствами (ТС). Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет моделирования на пунктах управления (ПУ) функций оценки эффективности воздействия технических средств на все объекты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487387
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.552e

Способ выработки решений проблем развития автоматизированной системы управления и система для его осуществления

Группа изобретений относится к вычислительной технике и может быть использована в качестве "электронного советника" при принятии решений по проблемам развития автоматизированной системы управления (АСУ) техническими системами различного назначения, например, охраны, связи, разведки, защиты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487409
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.5550

Способ согласования комплексных сопротивлений и устройство его реализации

Настоящее изобретение относится к области радиосвязи и радиолокации и может быть использовано для перестраиваемого по частоте согласования произвольных комплексных сопротивлений в заданной полосе частот. Способ согласования комплексных сопротивлений отличается тем, что четырехполюсник выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487443
Дата охранного документа: 10.07.2013
+ добавить свой РИД