КОНСТРУКЦИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА С РАСПЛАВЛЕННЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ

Изобретение относится к области конструкций высокотемпературных топливных элементов [1-10].

Имеющиеся в настоящее время конструкции высокотемпературных топливных элементов работают с применением электродов, имеющих обычно однослойную структуру [6-9]. Рабочие газы подводятся к электродам с одной стороны при помощи специальных камер, что сильно усложняет конструкцию элемента, увеличивает непроизводительный объем и вес. Применяемые носители электролита (матрицы) имеют мелкопористую структуру, в результате чего пропитывающий их электролит имеет большое омическое сопротивление, что препятствует съему высоких плотностей тока.

В описываемой конструкции топливного элемента (см. рис.1) применяются три электрода: один кислородный (серебряный) (1) и два топливных (никелевых) (2). Электроды имеют круглую форму (⌀ 4,5 см). Конструкция и технология изготовления электродов подробно описаны ранее. Между собой электроды разделяются серпентиновыми кольцами (3). Расстояние между электродами 2 мм. На нижний и средний электроды в полости колец насыпан крупно размолотый порошок предварительно спеченной окиси магния, служащий для удержания слоя электролита между электродами. По неплотностям между кольцами и электродами электролит постепенно протекает сверху вниз. Для предотвращения полного вытекания электролита осуществляется его циркуляция с помощью насоса (7), работающего по принципу аэролифта. Насос изготовлен из нихромовых трубок. Он подает электролит на верхний электрод. Для работы насоса используются отходящие газы.

Вся система (электроды, кольца) лежит на подставке (4) из спеченной окиси магния, находящейся в круглом сосуде (5) из нихрома, в котором скапливался стекающий электролит. Токоотводами служат газоподводящие трубки (8). Вся ячейка помещается в круглой печи (6) со съемной боковой стенкой (см. рис.2). Температура замеряется термопарой (12), касающейся верхнего электрода. Ток газов регулируется кранами с плавной регулировкой (9) и контролируется манометрами (10). На выходе газовых цепей установлены контрольные барботеры (11).

Характеристики ячейки

Используемые газы: топливный газ - водород или конвертированный водород; окислитель - кислород, углекислый газ (1:2). Рабочее давление газов 1 ати. Рабочая температура 600°C. ЭДС не нагруженной ячейки 1,14 В. Плотность тока при 0,4 В 0,325 А/см².

Настоящее предложение может найти применение во всех областях народного хозяйства. Литература

1. О.К.Давтян. "Проблема непосредственного превращения химической энергии топлива в электрическую", Из-во АН СССР, М., 1947 г.

2. D.L.Duglas, Ind. Engin. Chem. 52, №4, 308, 1960.

3. H.H.Chambers, Desmond, Герм. пат. 1023099 от 23 янв. 1958.

4. H.HChambers, A.D.S.Tantram, Ind. Engin. Chem., 52, №4, 295, 1960.

5. E.Rideal, Z.Elektrochem, 62, №3, 325, 1958.

6. E.Gorin, H.Z.Recht, Chem. Engin. Prog., 55: №8, 51, 1959.

7. G.H.T.Broers, "High Temperature Fuel Cell" dissert. Amsterdam 1958.

8. G.H.T.Broers, J.A.A.Ketelar, Ind. Engin. Chem. 52, №4, 303, 1960

9. Е.А.Дезьюбей. "Высокотемпературные топливные элементы" Перевод доклада на конференции американского общества инженеров по автомобилестроению, апрель 1960, г.Нью-Йорк. Исследовательский отдел фирмы Кертнес Райт.

10. E.B.Schultz, L.G.Marinowski, H.R.Linden, Amerikan Gas Journal, 188, №5, 24, 1961.