RU2334307C1 - System of fuel elements - Google Patents

System of fuel elements Download PDF

Info

Publication number
RU2334307C1
RU2334307C1 RU2007109781/09A RU2007109781A RU2334307C1 RU 2334307 C1 RU2334307 C1 RU 2334307C1 RU 2007109781/09 A RU2007109781/09 A RU 2007109781/09A RU 2007109781 A RU2007109781 A RU 2007109781A RU 2334307 C1 RU2334307 C1 RU 2334307C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel cell
borohydride
fuel
direct conversion
energy
Prior art date
Application number
RU2007109781/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Миунг-Сеок ПАРК (KR)
Миунг-Сеок ПАРК
Киу-Дзунг КИМ (KR)
Киу-Дзунг КИМ
Миеонг-Хо ЛИ (KR)
Миеонг-Хо ЛИ
Чеол-Хван КИМ (KR)
Чеол-Хван КИМ
Йонг-Дзун ХВАНГ (KR)
Йонг-Дзун ХВАНГ
Сеунг-Тае КО (KR)
Сеунг-Тае КО
Сеонг-Геун ХЕО (KR)
Сеонг-Геун ХЕО
Тае-Хее ЧО (KR)
Тае-Хее ЧО
Original Assignee
Эл Джи Электроникс Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эл Джи Электроникс Инк. filed Critical Эл Джи Электроникс Инк.
Priority to RU2007109781/09A priority Critical patent/RU2334307C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2334307C1 publication Critical patent/RU2334307C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

FIELD: heating; electricity.
SUBSTANCE: according to invention the system of fuel elements contains the following: fuel element on the basis of direct conversion of borohydride for generation of energy during fuel reception; fuel element with proton-exchange membrane for generation of energy during hydrogen reception, as side product generated on anode of fuel element on the basis of direct conversion of borohydride after reaction, in the capacity of fuel; auxiliary energy source, which is partially charged with energy generated by fuel element on the basis of direct conversion of borohydride and fuel element with proton-exchange membrane, and discharging charged energy; load sensor for reading of load connected with fuel element on the basis of direct conversion of borohydride, fuel element with proton-exchnage membrane and auxiliary source of energy; and control unit for regulation of fuel element capacity on the basis of direct conversion of borohydride, fuel element with proton-exchange membrane and auxiliary energy source in accordance with load, which is read by load sensor, and thereby for selective feeding of load. In accordance with that hydrogen produced by fuel element on the basis of direct conversion of borohydride recirculates, and load value is read.
EFFECT: maximisation of fuel use efficiency and stable control of the system.
17 cl, 7 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к системе топливных элементов и, более конкретно, к системе топливных элементов, способной максимизировать эффективность использования топлива посредством стабильного соответствия изменениям нагрузки, и способу управления системой.The present invention relates to a fuel cell system and, more specifically, to a fuel cell system capable of maximizing fuel efficiency by stably matching load changes, and a method for controlling the system.

Описание предшествующего уровня техникиDescription of the Related Art

Топливные элементы разрабатывают как замену ископаемому топливу, которое не является экологически благоприятным. В отличие от распространенных аккумуляторных элементов топливные элементы предназначены для прямого преобразования разности энергии между энергией до и после реакции, происходящей, когда водород и кислород вступают в электрохимическую реакцию, производя электрическую энергию без сгорания топлива (реакция окисления), посредством подачи топлива (водорода или углеводорода) к аноду и подачи кислорода к катоду.Fuel cells are being developed as a substitute for fossil fuels that are not environmentally friendly. Unlike common battery cells, fuel cells are designed to directly convert the energy difference between the energy before and after the reaction, which occurs when hydrogen and oxygen enter an electrochemical reaction, producing electrical energy without burning fuel (oxidation reaction), by supplying fuel (hydrogen or hydrocarbon ) to the anode and oxygen supply to the cathode.

Топливные элементы разрабатывают для применения в качестве различных топливных элементов бытового назначения для снабжения электричеством домов, топливные элементы используют в электромобилях, топливные элементы используют в мобильных терминалах или компьютерах-ноутбуках, топливные элементы используют как мобильные источники в доме, снабжающие электроэнергией и т.д.Fuel cells are developed for use as various household fuel cells for supplying electricity to homes, fuel cells are used in electric vehicles, fuel cells are used in mobile terminals or laptop computers, fuel cells are used as mobile sources in a house supplying electricity, etc.

В частности, топливные элементы для работы домашних электронных устройств или других электрических устройств, перемещаемых дома или вне дома, должны быть миниатюризированы для того, чтобы они были удобно портативными, и должны максимизировать эффективность использования топлива в состоянии, когда их размер ограничен.In particular, fuel cells for the operation of home electronic devices or other electrical devices moving at home or outside the home should be miniaturized to be conveniently portable and should maximize fuel efficiency when their size is limited.

Топливные элементы включают топливные элементы на фосфорной кислоте, щелочные топливные элементы, топливные элементы с протонообменной мембраной, топливные элементы на расплавленном карбонате, топливные элементы на твердом оксиде, топливные элементы на основе прямого преобразования метанола, топливные элементы на основе прямого преобразования борогидрида и т.д.Fuel cells include phosphoric acid fuel cells, alkaline fuel cells, proton exchange membrane fuel cells, molten carbonate fuel cells, solid oxide fuel cells, fuel cells based on direct methanol conversion, fuel cells based on direct conversion of borohydride, etc. .

В качестве топлива для топливных элементов на основе прямого преобразования борогидрида используют KBH4, NaBH4 и т.д. для разложения водорода. В случае использования в качестве топлива NaBH4 добавляют водный электролитный раствор NaOH или KOH и т.д. В случае использования в качестве топлива NaBH и использования NaOH в качестве водного электролитного раствора на аноде происходит следующая реакция.KBH 4 , NaBH 4 , etc. are used as fuel for fuel cells based on the direct conversion of borohydride. for the decomposition of hydrogen. In the case of using NaBH 4 as fuel, an aqueous electrolyte solution of NaOH or KOH, etc., is added. In the case of using NaBH as fuel and using NaOH as an aqueous electrolyte solution, the following reaction occurs at the anode.

2H2О + NaBH4 → NaBO2 + 4H2 2H 2 O + NaBH 4 → NaBO 2 + 4H 2

Как показано в приведенной выше формуле, в ходе генерирования энергии в топливном элементе производится H2. H2, имеющий высокую взрывчатую характеристику, должен обрабатываться безопасно. С точки зрения коэффициента полезного действия топлива, предпочтительно повторно использовать указанный H2 посредством рециркуляции.As shown in the above formula, H 2 is produced during the generation of energy in the fuel cell. H 2 having a high explosive characteristic should be handled safely. From the point of view of fuel efficiency, it is preferable to reuse said H 2 through recirculation.

Так как величина нагрузки, используемой в домашних условиях или на фабрике и т.д., является переменной, предпочтительно регулировать количество генерируемой энергии согласно величине нагрузки. Однако регулирование количества генерируемой энергии посредством регулирования количества топлива или количества катализатора вызывает запаздывание времени срабатывания, таким образом делая невозможной быструю реакцию. Согласно этому невозможно реагировать на мгновенное резкое увеличение мощности и невозможно устойчиво подавать энергию. Кроме того, в случае, когда большая нагрузка резко прилагается в состоянии отсутствия нагрузки, явление выхода за установленные пределы, когда напряжение мгновенно значительно снижается в единичном элементе и пониженное напряжение не восстанавливается надлежащим образом, создается более отчетливо, чем в случае, когда нагрузка увеличивается постепенно. Особенно в случае, если существует отклонение напряжения между единичными элементами в батарее, где анод и катод уложены пакетом, единичный элемент, имеющий низкое напряжение, серьезно повреждается очень низким напряжением.Since the magnitude of the load used at home or in the factory, etc., is variable, it is preferable to adjust the amount of energy generated according to the magnitude of the load. However, adjusting the amount of energy generated by adjusting the amount of fuel or the amount of catalyst causes a delay in the response time, thereby making a quick reaction impossible. According to this, it is impossible to respond to an instant sharp increase in power and it is impossible to stably supply energy. In addition, in the case when a large load is sharply applied in the absence of a load, the phenomenon of exceeding the set limits, when the voltage instantly decreases significantly in a single cell and the reduced voltage is not restored properly, is created more clearly than in the case when the load increases gradually . Especially if there is a voltage deviation between the unit cells in the battery where the anode and cathode are stacked, the unit cell having a low voltage is seriously damaged by a very low voltage.

ОписаниеDescription

Таким образом, целью настоящего изобретения является получение системы топливных элементов, способной максимизировать эффективность использования топлива и устойчиво работающей благодаря стабильному соответствию изменениям нагрузки посредством считывания величины нагрузки и рециркуляции H2, генерируемого в топливном элементе на основе прямого преобразования борогидрида, и способа управления ею.Thus, it is an object of the present invention to provide a fuel cell system capable of maximizing fuel efficiency and stably operating by stably matching load changes by sensing a load amount and H 2 recirculation generated in a fuel cell based on direct conversion of a borohydride and a method for controlling it.

Для достижения этих целей получена система топливных элементов, содержащая: топливный элемент на основе прямого преобразования борогидрида для генерирования энергии при приеме топлива; топливный элемент с протонообменной мембраной для генерирования энергии при приеме водорода как побочного продукта, генерированного на аноде топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида после реакции, в качестве топлива; вспомогательный источник энергии, частично заряжаемый энергией, генерируемой топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной, и выдающий заряженную энергию; датчик нагрузки для считывания нагрузки, соединенной с топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида, топливным элементом с протонообменной мембраной и вспомогательным источником энергии и блок управления для регулирования мощности топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида, топливного элемента с протонообменной мембраной и вспомогательного источника энергии в соответствии с нагрузкой, считанной датчиком нагрузки, и, таким образом, избирательного питания нагрузки.To achieve these goals, a fuel cell system has been obtained comprising: a fuel cell based on direct conversion of borohydride to generate energy when receiving fuel; a fuel cell with a proton exchange membrane for generating energy when hydrogen is taken as a by-product generated at the anode of the fuel cell based on the direct conversion of borohydride after the reaction as fuel; an auxiliary energy source, partially charged by the energy generated by the fuel cell based on the direct conversion of borohydride and a fuel cell with a proton exchange membrane, and generating charged energy; a load sensor for sensing a load connected to a fuel cell based on direct conversion of a borohydride, a fuel cell with a proton exchange membrane and an auxiliary energy source, and a control unit for controlling power of a fuel cell based on a direct conversion of a borohydride, fuel cell with a proton exchange membrane and an auxiliary energy source in accordance with the load read by the load sensor, and thus, selectively supplying the load.

Для достижения этих целей также предложен способ управления системой топливных элементов, содержащий: первый этап генерирования энергии посредством приведения в действие топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида с использованием энергии вспомогательного источника энергии в момент первоначального приведения в действие системы и подачи водорода, как побочного продукта после реакции, в топливный элемент с протонообменной мембраной; второй этап генерирования энергии посредством приведения в действие топливного элемента с протонообменной мембраной с использованием водорода, поданного на первом этапе; третий этап измерения потребления энергии нагрузкой, которая потребляет энергию, произведенную топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной; и четвертый этап выдачи энергии вспомогательным источником энергии, когда потребление энергии нагрузкой, измеренное на третьем этапе, больше, чем суммарная энергия, произведенная топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной, и зарядки вспомогательного источника энергии, когда измеренная энергия, потребляемая нагрузкой, меньше суммарной энергии, произведенной топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной.To achieve these goals, a method for controlling a fuel cell system is also provided, comprising: a first step of generating energy by driving a fuel cell based on direct conversion of a borohydride using the energy of an auxiliary energy source at the time of initial commissioning of the system and supply of hydrogen as a by-product after reactions to a proton exchange membrane fuel cell; a second step of generating energy by actuating a proton exchange membrane fuel cell using hydrogen supplied in a first step; the third stage of measuring energy consumption by a load that consumes energy produced by a fuel cell based on direct conversion of borohydride and a fuel cell with a proton exchange membrane; and the fourth stage of energy supply by an auxiliary energy source, when the energy consumption by the load, measured in the third stage, is greater than the total energy produced by the fuel cell based on direct conversion of borohydride and a fuel cell with a proton exchange membrane, and charging the auxiliary energy source when the measured energy, consumed by the load, less than the total energy produced by the fuel cell based on direct conversion of borohydride and the proton-exchanged fuel cell membrane.

Описание чертежейDescription of drawings

Фиг.1 - вид конструкции системы топливных элементов, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения;Figure 1 is a structural view of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention;

фиг.2 - вид конструкции, показывающий структуру топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида;FIG. 2 is a structural view showing a fuel cell structure based on direct conversion of borohydride; FIG.

фиг.3 - вид конструкции, показывающий структуру топливного элемента с протонообменной мембраной;FIG. 3 is a structural view showing the structure of a proton exchange membrane fuel cell; FIG.

фиг.4 - блок-схема последовательности операций, показывающая порядок передачи сигналов системы топливных элементов, соответствующей первому варианту осуществления настоящего изобретения;4 is a flowchart showing a signal transmission order of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention;

фиг.5 - вид конструкции, показывающий второй вариант осуществления настоящего изобретения;5 is a structural view showing a second embodiment of the present invention;

фиг.6 - блок-схема последовательности операций способа управления системой топливных элементов для определения способа приведения в действие в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения; и6 is a flowchart of a method for controlling a fuel cell system for determining a driving method in accordance with a first embodiment of the present invention; and

фиг.7 - блок-схема последовательности операций способа управления системой топливных элементов, соответствующей второму варианту осуществления настоящего изобретения.7 is a flowchart of a method for controlling a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.

Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention

Далее система топливных элементов, соответствующая настоящему изобретению, будет описана со ссылками на прилагаемые чертежи.Next, the fuel cell system of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

На фиг.1 показан вид конструкции системы топливных элементов, соответствующей одному варианту осуществления настоящего изобретения.Figure 1 shows a design of a fuel cell system in accordance with one embodiment of the present invention.

Как показано, система топливных элементов, соответствующая настоящему изобретению, включает: топливный элемент 100 на основе прямого преобразования борогидрида для генерирования энергии при приеме топлива; топливный элемент 300 с протонообменной мембраной для генерирования энергии при приеме водорода как топлива, образованного как побочный продукт на аноде топливного элемента 100 на основе прямого преобразования борогидрида после реакции; вспомогательный источник 500 энергии, частично заряжаемый энергией, произведенной топливным элементом 100 на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом 300 с протонообменной мембраной, и отдающий заряженную энергию; датчик нагрузки (не показан) для считывания нагрузки, соединенной с топливным элементом 100 на основе прямого преобразования борогидрида, топливным элементом 300 с протонообменной мембраной и вспомогательным источником 500 энергии и блок управления (не показан) для управления мощностью топливного элемента 100 на основе прямого преобразования борогидрида, топливного элемента 300 с протонообменной мембраной и вспомогательного источника 500 энергии в соответствии с нагрузкой, считываемой датчиком нагрузки, и таким образом избирательно питающий нагрузку.As shown, the fuel cell system of the present invention includes: a fuel cell 100 based on direct conversion of borohydride to generate energy when receiving fuel; a proton-exchange membrane fuel cell 300 for generating energy upon the reception of hydrogen as fuel formed as a by-product on the anode of the fuel cell 100 based on direct conversion of borohydride after the reaction; an auxiliary energy source 500, partially charged by the energy produced by the fuel cell 100 based on the direct conversion of borohydride and the fuel cell 300 with a proton exchange membrane, and giving off the charged energy; a load sensor (not shown) for sensing a load connected to the fuel cell 100 based on direct conversion of the borohydride, a fuel cell 300 with a proton exchange membrane and an auxiliary energy source 500, and a control unit (not shown) for controlling the power of the fuel cell 100 based on the direct conversion of borohydride , a proton exchange membrane fuel cell 300 and an auxiliary energy source 500 in accordance with a load sensed by the load sensor, and thus selectively supply load.

На фиг.2 показан вид конструкции, показывающий структуру топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида.FIG. 2 is a structural view showing a fuel cell structure based on direct conversion of borohydride.

Как показано, топливный элемент 100 на основе прямого преобразования борогидрида включает: батарею 110 топливного элемента, где анод 111 и катод 112 расположены так, что электролитная мембрана (не показана) расположена между ними; топливный бак 121 для содержания топлива; топливный насос 122 для накачивания топлива, содержащегося в топливном баке 121, к аноду 111 батареи 110 топливного элемента; узел 130 подачи воздуха, соединенный с анодом 112 батареи 110 топливного элемента линией подачи воздуха, для подачи кислорода и т.д. к катоду 112; сепаратор 123 для разделения газа и жидкости для разделения топлива, воздуха и побочного продукта, остающегося в батарее 110 топливного элемента после реакции, на газ и жидкость и узел 150 подачи водорода для подачи водорода, отделенного сепаратором 123 для разделения газа и жидкости, в топливный элемент с протонообменной мембраной.As shown, a direct conversion of the borohydride fuel cell 100 includes: a fuel cell battery 110, wherein the anode 111 and cathode 112 are arranged such that an electrolyte membrane (not shown) is disposed between them; a fuel tank 121 for containing fuel; a fuel pump 122 for pumping fuel contained in the fuel tank 121 to the anode 111 of the fuel cell battery 110; an air supply unit 130 connected to the anode 112 of the fuel cell battery 110 by an air supply line for supplying oxygen, etc. to cathode 112; gas and liquid separator 123 for separating fuel, air and by-product remaining in the fuel cell battery 110 after the reaction, into gas and liquid and a hydrogen supply unit 150 for supplying hydrogen separated by gas and liquid separator 123 to the fuel cell with proton exchange membrane.

Узел 130 подачи воздуха включает: воздушный компрессор 131 для подачи воздуха из атмосферы к катоду 112 батареи 110 топливного элемента; воздушный фильтр 132 для фильтрации воздуха, подаваемого в батарею 110 топливного элемента; увлажнитель 133 для увлажнения воздуха, подаваемого в батарею 110 топливного элемента; и водяной бак 134 для подачи влаги в увлажнитель 133.The air supply unit 130 includes: an air compressor 131 for supplying air from the atmosphere to the cathode 112 of the fuel cell battery 110; an air filter 132 for filtering air supplied to the fuel cell battery 110; a humidifier 133 for humidifying the air supplied to the fuel cell battery 110; and a water tank 134 for supplying moisture to the humidifier 133.

Узел 150 подачи водорода, предпочтительно, регулирует подачу водорода в топливный элемент с протонообменной мембраной так, чтобы он подавался в определенном количестве.The hydrogen supply unit 150 preferably controls the supply of hydrogen to the proton exchange membrane fuel cell so that it is supplied in a predetermined amount.

В качестве топлива, подаваемого в топливный элемент 100 на основе прямого преобразования борогидрида, может использоваться один из NaBH4, KBH4, LiAlH4, KH, NaH и т.д. и один из водных растворов электролита на основе NaOH, KOH и т.д.As the fuel supplied to the fuel cell 100 based on direct conversion of borohydride, one of NaBH 4 , KBH 4 , LiAlH 4 , KH, NaH, etc. can be used. and one of the aqueous solutions of an electrolyte based on NaOH, KOH, etc.

На фиг.3 показан вид конструкции, показывающий структуру топливного элемента с протонообменной мембраной.FIG. 3 is a design view showing a structure of a proton exchange membrane fuel cell.

Как показано, топливный элемент 300 с протонообменной мембраной включает: батарею 310 топливного элемента, в которой анод 311, который принимает водород, произведенный в топливном элементе 100 на основе прямого преобразования борогидрида, и катод 312 расположены так, что электролитная мембрана (не показана) расположена между ними; воздушный компрессор 331 для подачи воздуха из атмосферы к катоду 312 батареи 310 топливного элемента; воздушный фильтр 332 для фильтрации воздуха, подаваемого к батарее 310 топливного элемента; теплообменник 333 для увлажнения и нагрева воздуха, подаваемого к батарее 310 топливных элементов; и испаритель 323 для испарения материала, остающегося на катоде 312 после реакции.As shown, the proton exchange membrane fuel cell 300 includes: a fuel cell battery 310 in which an anode 311 that receives hydrogen produced in the fuel cell 100 based on direct conversion of a borohydride and a cathode 312 are arranged such that an electrolyte membrane (not shown) is disposed between them; an air compressor 331 for supplying air from the atmosphere to the cathode 312 of the battery 310 of the fuel cell; an air filter 332 for filtering air supplied to the fuel cell battery 310; a heat exchanger 333 for humidifying and heating the air supplied to the battery 310 of the fuel cells; and an evaporator 323 for evaporating the material remaining on the cathode 312 after the reaction.

В качестве вспомогательного источника 500 энергии возможно использование любого элемента, который может регулировать зарядку и разрядку. Кроме того, в качестве вспомогательного источника энергии может использоваться аккумуляторная батарея или конденсатор. В случае, если вспомогательный источник энергии сформирован электрическим устройством, блоком 400 управления может обеспечиваться быстрая реакция на изменения нагрузки, поскольку постоянная времени электрического устройства меньше, чем постоянная времени топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида или топливного элемента с протонообменной мембраной, которые производят энергию с использованием общей химической реакции.As an auxiliary source of energy 500, it is possible to use any element that can regulate charging and discharging. In addition, a secondary battery or capacitor may be used as an auxiliary energy source. In the event that the auxiliary energy source is formed by an electric device, the control unit 400 can provide a quick response to load changes, since the time constant of the electric device is less than the time constant of the fuel cell based on the direct conversion of a borohydride or a proton-exchange membrane fuel cell that produces energy with using a general chemical reaction.

Вспомогательный источник 500 энергии, предпочтительно, соединен с внешним источником энергии системы топливных элементов таким образом, что он может заряжаться внешней энергией, когда он полностью разряжен.The auxiliary energy source 500 is preferably connected to an external energy source of the fuel cell system so that it can be charged with external energy when it is completely discharged.

Блок 400 управления включает: усилители 410, 420 и 430, соответственно последовательно соединенные с топливным элементом 100 на основе прямого преобразования борогидрида, топливным элементом 300 с протонообменной мембраной и вспомогательным источником 500 энергии для повышения напряжения; и инвертор 440, соединенный с усилителями 410, 420 и 430 для преобразования постоянного тока в переменный ток.The control unit 400 includes: amplifiers 410, 420, and 430, respectively, connected in series with a fuel cell 100 based on direct conversion of a borohydride, a fuel cell 300 with a proton exchange membrane, and an auxiliary energy source 500 for increasing voltage; and an inverter 440 connected to amplifiers 410, 420, and 430 for converting direct current to alternating current.

Усилители 410, 420 и 430, предпочтительно, повышают напряжение топливного элемента 100 на основе прямого преобразования борогидрида, топливного элемента 300 с протонообменной мембраной и вспомогательного источника 500 энергии до 350 В.Amplifiers 410, 420, and 430 preferably increase the voltage of the fuel cell 100 based on the direct conversion of borohydride, a proton-exchange membrane fuel cell 300, and an auxiliary energy source 500 to 350 V.

Инвертор 440, предпочтительно, преобразует напряжение 330 В постоянного тока в напряжение 220 В переменного тока, которое обычно используют в домашних условиях.An inverter 440 preferably converts a voltage of 330 V DC into a voltage of 220 V AC, which is typically used at home.

Предпочтительно, блок 400 управления также включает вольтодобавочный преобразователь 450, соединенный с усилителями 410, 420 и 430 для преобразования постоянного тока в постоянный ток.Preferably, the control unit 400 also includes a boost converter 450 connected to amplifiers 410, 420, and 430 for converting direct current to direct current.

Вольтодобавочный преобразователь 450 представляет собой своего рода импульсный источник питания и является устройством для преобразования входного напряжения постоянного тока в напряжение прямоугольной волны с использованием полупроводникового устройства, такого как МОП-транзистор, для мощности и т.д. в качестве переключателя и затем для получения выходного напряжения постоянного тока, регулируемого фильтром.The boost converter 450 is a kind of switching power supply and is a device for converting an input DC voltage to a square wave voltage using a semiconductor device, such as a MOS transistor, for power, etc. as a switch and then to obtain a DC output voltage controlled by a filter.

На фиг.4 показана блок-схема последовательности операций, показывающая порядок передачи сигналов системы топливных элементов, соответствующей первому варианту осуществления настоящего изобретения.4 is a flowchart showing a signal transmission order of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.

Величина нагрузки 600, соединенной с топливным элементом 100 на основе прямого преобразования борогидрида, топливным элементом 300 с протонообменной мембраной и вспомогательным источником 500 энергии, измеряется в реальном масштабе времени блоком 200 измерения нагрузки таким образом, что она передается в блок 400 управления. Блок 400 управления определяет способ приведения в действие топливного элемента 100 на основе прямого преобразования борогидрида, топливного элемента 300 с протонообменной мембраной и вспомогательного источника 500 энергии согласно введенному алгоритму. В соответствии с определенным способом приведения в действие мощность подается на нагрузку 600.The magnitude of the load 600 connected to the fuel cell 100 based on direct conversion of borohydride, the fuel cell 300 with a proton exchange membrane and an auxiliary energy source 500, is measured in real time by the load measuring unit 200 so that it is transmitted to the control unit 400. The control unit 400 determines a method for driving the fuel cell 100 based on the direct conversion of the borohydride, the proton exchange membrane fuel cell 300, and the auxiliary energy source 500 according to the introduced algorithm. In accordance with a specific driving method, power is supplied to a load of 600.

На фиг.5 показан вид конструкции, показывающий второй вариант осуществления настоящего изобретения.5 is a structural view showing a second embodiment of the present invention.

Как показано, с каждым единичным элементом 720 батареи 710 топливного элемента, где уложены друг на друга анод 711 и катод 712, соединен второй датчик 250, который измеряет напряжение единичного элемента 720.As shown, with each unit cell 720 of the fuel cell battery 710, where the anode 711 and the cathode 712 are stacked, a second sensor 250 is connected that measures the voltage of the unit cell 720.

Второй блок 460 управления соединен со вторым датчиком 250 таким образом, чтобы он принимал сигнал. Если напряжение единичного элемента меньше заданного напряжения, второй блок 460 управления дополняет напряжение, используя вспомогательный источник 500 энергии.The second control unit 460 is connected to the second sensor 250 so that it receives a signal. If the voltage of the unit cell is less than the predetermined voltage, the second control unit 460 supplements the voltage using an auxiliary energy source 500.

Далее будет описан способ управления системой топливных элементов, соответствующей первому варианту осуществления настоящего изобретения.Next, a method for controlling a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention will be described.

Способ управления системой топливных элементов содержит: первый этап генерирования энергии посредством приведения в действие топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида с использованием энергии вспомогательного источника энергии в момент первоначального приведения в действие системы и подачи водорода, как побочного продукта после реакции, в топливный элемент с протонообменной мембраной; второй этап генерирования энергии посредством приведения в действие топливного элемента с протонообменной мембраной с использованием водорода, поданного на первом этапе; третий этап измерения потребления энергии нагрузкой, которая потребляет энергию, произведенную топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной; и четвертый этап подачи энергии вспомогательным источником энергии, когда потребление энергии нагрузкой, измеренное на третьем этапе, больше, чем суммарная энергия, произведенная топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной, и зарядки вспомогательного источника энергии, когда измеренное потребление энергии нагрузкой меньше, чем суммарная энергия, произведенная топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной.A method for controlling a fuel cell system comprises: a first step in generating energy by driving a fuel cell based on direct conversion of borohydride using energy from an auxiliary energy source at the time of initial commissioning of the system and supplying hydrogen, as a by-product after the reaction, to the proton-exchange fuel cell a membrane; a second step of generating energy by actuating a proton exchange membrane fuel cell using hydrogen supplied in a first step; the third stage of measuring energy consumption by a load that consumes energy produced by a fuel cell based on direct conversion of borohydride and a fuel cell with a proton exchange membrane; and the fourth step of supplying energy to the auxiliary energy source when the energy consumption by the load measured in the third stage is greater than the total energy produced by the fuel cell based on direct conversion of the borohydride and the fuel cell with the proton exchange membrane, and charging the auxiliary energy source when the measured energy consumption less than the total energy produced by the fuel cell based on the direct conversion of borohydride and the proton-exchanged fuel cell second membrane.

Первый этап состоит из: этапа генерирования энергии для генерирования энергии топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида с использованием вспомогательного источника энергии и этапа подачи водорода для подачи водорода, произведенного топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида после реакции, в топливный элемент с протонообменной мембраной.The first stage consists of: an energy generation stage for generating energy by a fuel cell based on direct conversion of a borohydride using an auxiliary energy source and a hydrogen supplying step for supplying hydrogen produced by a fuel cell based on direct conversion of a borohydride after a reaction to a fuel cell with a proton exchange membrane.

Когда система топливных элементов приводится в действие пользователем, топливный элемент на основе прямого преобразования борогидрида работает таким образом, что на анод подается NaBH4 и т.д., и водный раствор электролита, такого как NaOH и т.д., и на катод подается воздух, содержащий кислород. В этот момент насос, расположенный на стороне анода, или компрессор, расположенный на стороне катода, работает с использованием энергии вспомогательного источника энергии. В результате этого генерируется энергия и топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида после реакции генерируется побочный продукт, такой как водород и т.д. Генерированный водород поступает в топливный элемент с протонообменной мембраной в качестве топлива.When the fuel cell system is driven by the user, the fuel cell, based on the direct conversion of the borohydride, operates such that NaBH 4 , etc., is supplied to the anode, and an aqueous solution of an electrolyte such as NaOH, etc., is supplied to the cathode. air containing oxygen. At this point, the pump located on the anode side, or the compressor located on the cathode side, is using the energy of the auxiliary energy source. As a result of this, energy is generated and a by-product such as hydrogen, etc., is generated by the fuel cell based on the direct conversion of borohydride after the reaction. Generated hydrogen enters the fuel cell with a proton exchange membrane as fuel.

Второй этап предназначен для генерирования энергии топливным элементом с протонообменной мембраной посредством подачи водорода к аноду и подачи содержащего кислород воздуха к катоду. В качестве энергии для работы компонентов топливного элемента с протонообменной мембраной (например, насоса или компрессора) частично используется энергия, произведенная топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной.The second stage is designed to generate energy by a proton-exchange membrane fuel cell by supplying hydrogen to the anode and supplying oxygen-containing air to the cathode. Partially, the energy produced by the fuel cell based on the direct conversion of borohydride and the fuel cell with the proton exchange membrane is partially used as energy for the operation of the components of the fuel cell with a proton exchange membrane (for example, a pump or compressor).

Третий этап предназначен для определения величины нагрузки датчиком нагрузки и, таким образом, передачи сигнала в блок управления.The third stage is designed to determine the load by the load sensor and, thus, transmit the signal to the control unit.

Четвертый этап предназначен для определения способа приведения в действие топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида, топливного элемента с протонообменной мембраной и вспомогательного источника энергии, который будет описан более подробно.The fourth step is intended to determine the method of driving a fuel cell based on the direct conversion of borohydride, a fuel cell with a proton exchange membrane and an auxiliary energy source, which will be described in more detail.

На фиг. 6 показана блок-схема последовательности операций способа управления системой топливных элементов для определения способа приведения в действие топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида, топливного элемента с протонообменной мембраной и вспомогательного источника энергии, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения.In FIG. 6 is a flowchart of a method for controlling a fuel cell system for determining a method for driving a fuel cell based on direct conversion of a borohydride, a proton exchange membrane fuel cell, and an auxiliary energy source according to a first embodiment of the present invention.

Как показано, А обозначает количество энергии, произведенной топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида, В обозначает количество энергии, произведенной топливным элементом с протонообменной мембраной, и С обозначает измеренную величину нагрузки. Когда измеренная величина С нагрузки больше суммарной энергии, произведенной топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной (A+B) или равна ей, вспомогательный источник энергии выдает энергию. Здесь количество энергии, выдаваемой вспомогательным источником энергии, равно разности между измеренной величиной нагрузки и суммарной энергией, произведенной топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной (C-(A+B)). Если измеренная величина С нагрузки меньше, чем суммарная энергия, произведенная топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной, вспомогательный источник энергии заряжается. Здесь величина зарядки вспомогательного источника энергии представляет собой величину, полученную вычитанием измеренной величины нагрузки из суммарной энергии, произведенной топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной ((А+В)-С).As shown, A denotes the amount of energy produced by the fuel cell based on the direct conversion of borohydride, B denotes the amount of energy produced by the fuel cell with a proton exchange membrane, and C denotes the measured value of the load. When the measured value C of the load is greater than the total energy produced by the fuel cell based on the direct conversion of borohydride and the fuel cell with the proton exchange membrane (A + B) or equal to it, the auxiliary energy source generates energy. Here, the amount of energy produced by the auxiliary energy source is equal to the difference between the measured load and the total energy produced by the fuel cell based on the direct conversion of borohydride and the fuel cell with a proton exchange membrane (C- (A + B)). If the measured value C of the load is less than the total energy produced by the fuel cell based on the direct conversion of borohydride and the fuel cell with a proton exchange membrane, the auxiliary energy source is charged. Here, the charge amount of the auxiliary energy source is a value obtained by subtracting the measured load from the total energy produced by the fuel cell based on the direct conversion of borohydride and the fuel cell with a proton exchange membrane ((A + B) -C).

Заряженный вспомогательный источник энергии используют при резком увеличении нагрузки или используют для приведения в действие компонента топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида в момент первоначального пуска системы, или используют для сбора топлива, оставшегося в одном компоненте топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида, для другого заданного компонента топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида.A charged auxiliary energy source is used for a sharp increase in load or is used to drive a fuel cell component based on direct conversion of a borohydride at the time of the initial start-up of the system, or is used to collect fuel remaining in one fuel cell component based on a direct conversion of borohydride for another given component of a fuel cell based on direct conversion of borohydride.

Способ управления системой топливных элементов также содержит пятый этап сбора топлива, оставшегося в одном компоненте топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида, для другого заданного компонента топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида с использованием энергии топливного элемента с протонообменной мембраной, когда система остановлена.The method for controlling a fuel cell system also comprises a fifth step of collecting fuel remaining in one component of a fuel cell based on direct conversion of a borohydride for another predetermined component of a fuel cell based on direct conversion of a borohydride using energy from a fuel cell with a proton exchange membrane when the system is stopped.

NaOH и т.д., используемый как электролитный водный раствор в топливном элементе на основе прямого преобразования борогидрида, имеет сильные коррозионные характеристики, таким образом вызывающие коррозию линии соединения компонента топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида. Таким образом необходимо собирать NaOH и т.д. для заданного компонента. Когда система остановлена пользователем, работа топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида немедленно прекращается, но энергия может генерироваться топливным элементом с протонообменной мембраной за счет использования неизрасходованного водорода. Таким образом необходимо собирать топливо, остающееся в линии топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида, используя энергию, генерируемую топливным элементом с протонообменной мембраной, и используя вспомогательный источник энергии, когда энергия, произведенная топливным элементом с протонообменной мембраной, недостаточна.NaOH, etc., used as an electrolyte aqueous solution in a fuel cell based on the direct conversion of borohydride, has strong corrosion characteristics, thus causing corrosion of the connection line of the fuel cell component based on the direct conversion of borohydride. Therefore, it is necessary to collect NaOH, etc. for a given component. When the system is stopped by the user, the operation of the fuel cell based on the direct conversion of borohydride is immediately stopped, but energy can be generated by the fuel cell with a proton exchange membrane due to the use of unspent hydrogen. Thus, it is necessary to collect fuel remaining in the fuel cell line based on direct conversion of the borohydride using the energy generated by the proton exchange membrane fuel cell and using an auxiliary energy source when the energy produced by the proton exchange membrane fuel cell is insufficient.

На фиг.7 показана блок-схема последовательности операций способа управления системой топливных элементов, соответствующего второму варианту осуществления настоящего изобретения.7 is a flowchart of a method for controlling a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.

Способ управления системой топливных элементов содержит: первый этап генерирования энергии посредством приведения в действие топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида с использованием энергии вспомогательного источника энергии в момент первоначального приведения в действие системы и подачи водорода, представляющего собой побочный продукт после реакции, в топливный элемент с протонообменной мембраной; второй этап генерирования энергии посредством приведения в действие топливного элемента с протонообменной мембраной с использованием водорода, поданного на первом этапе; третий этап измерения напряжения каждого единичного элемента топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида и топливного элемента с протонообменной мембраной и четвертый этап выдачи энергии вспомогательным источником энергии в течение некоторого периода времени, когда напряжение, измеренное на третьем этапе, меньше предварительно заданного напряжения или равно ему, и зарядки вспомогательного источника энергии, когда измеренное напряжение больше предварительно заданного напряжения.A method of controlling a fuel cell system comprises: a first step of generating energy by driving a fuel cell based on direct conversion of borohydride using energy from an auxiliary energy source at the time of initial commissioning of the system and supplying hydrogen, which is a by-product after the reaction, to the fuel cell proton exchange membrane; a second step of generating energy by actuating a proton exchange membrane fuel cell using hydrogen supplied in a first step; the third stage of measuring the voltage of each single element of the fuel cell based on the direct conversion of borohydride and a fuel cell with a proton exchange membrane and the fourth stage of energy supply by an auxiliary energy source for a period of time when the voltage measured in the third stage is less than or equal to a predetermined voltage, and charging an auxiliary energy source when the measured voltage is greater than a predetermined voltage.

Когда напряжение единичного элемента резко снижается вследствие явления выхода за установленные пределы, когда нагрузка резко увеличивается, напряжение единичного элемента контролируется в реальном масштабе времени. Если проверенное напряжение меньше предварительно заданного значения D1 напряжения или равно ему, вспомогательный источник энергии выдает энергию, таким образом пополняя напряжение. В противоположность этому, если напряжение единичного элемента больше D2, которое больше D1, когда температура единичного элемента увеличилась по истечении некоторого времени T, это оценивается как то, что единичный элемент восстановил его функцию. Соответственно, выдача энергии вспомогательным источником энергии прекращается.When the voltage of a single element decreases sharply due to the phenomenon of going beyond the set limits, when the load increases sharply, the voltage of a single element is monitored in real time. If the tested voltage is less than or equal to a predetermined voltage value D1, an auxiliary energy source generates energy, thereby replenishing the voltage. In contrast, if the voltage of a unit cell is greater than D2, which is greater than D1, when the temperature of the unit cell increases after some time T, this is estimated as the fact that the unit cell restored its function. Accordingly, the energy supply to the auxiliary energy source is stopped.

Промышленное применениеIndustrial application

Как указано выше, в системе топливных элементов, соответствующей настоящему изобретению, водород, произведенный топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида, рециркулирует таким образом, чтобы сдерживать выход взрывчатого водорода, и благодаря определению величины нагрузки избирательно приводится в действие вспомогательный источник энергии. В соответствии с этим можно обеспечивать соответствие мгновенному изменению нагрузки и, таким образом, устойчивую работу системы. Кроме того, можно обеспечивать соответствие резкому изменению нагрузки благодаря использованию вспомогательного источника энергии даже в состоянии, когда производительность топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида и топливного элемента с протонообменной мембраной меньше. В соответствии с этим снижаются затраты и может быть сконструирована компактная система. Кроме того, резкое уменьшение напряжения единичного элемента вследствие резкого изменения нагрузки может быть дополнено посредством использования вспомогательного источника энергии и, таким образом, постепенного увеличения величины нагрузки.As indicated above, in the fuel cell system of the present invention, hydrogen produced by the fuel cell based on the direct conversion of borohydride is recycled in such a way as to inhibit the release of explosive hydrogen, and an auxiliary energy source is selectively driven by determining the load. In accordance with this, it is possible to ensure compliance with instantaneous load changes and, thus, the stable operation of the system. In addition, it is possible to ensure a sharp change in load due to the use of an auxiliary energy source even in a state where the performance of the fuel cell based on direct conversion of borohydride and a fuel cell with a proton exchange membrane is less. Accordingly, costs are reduced and a compact system can be designed. In addition, a sharp decrease in the voltage of a single element due to a sharp change in load can be supplemented by using an auxiliary energy source and, thus, a gradual increase in the load.

Специалистам в данной области техники будет понятно, в настоящее изобретение могут быть внесены различные модификации и изменения без отхода от сущности или объема изобретения. Таким образом предполагается, что настоящее изобретение охватывает модификации и изменения этого изобретения при условии, что они входят в объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.Those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Thus, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

Claims (17)

1. Система топливных элементов, содержащая топливный элемент на основе прямого преобразования борогидрида для генерирования энергии при приеме топлива; топливный элемент с протонообменной мембраной для генерирования энергии при приеме водорода, как побочного продукта, произведенного на аноде топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида после реакции, в качестве топлива; вспомогательный источник энергии, частично заряжаемый энергией, производимой топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной, и выдающий заряженную энергию; датчик нагрузки для считывания нагрузки, соединенной с топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида, топливным элементом с протонообменной мембраной и вспомогательным источником энергии; и1. A fuel cell system comprising a fuel cell based on direct conversion of a borohydride to generate energy when receiving fuel; a fuel cell with a proton exchange membrane for generating energy when hydrogen is received as a by-product produced at the anode of the fuel cell based on direct conversion of borohydride after the reaction as fuel; an auxiliary energy source, partially charged by the energy produced by the fuel cell based on the direct conversion of borohydride and a fuel cell with a proton exchange membrane, and generating charged energy; a load sensor for sensing a load connected to the fuel cell based on direct conversion of borohydride, a fuel cell with a proton exchange membrane and an auxiliary energy source; and блок управления для регулирования мощности топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида, топливного элемента с протонообменной мембраной и вспомогательного источника энергии в соответствии с нагрузкой, считываемой датчиком нагрузки, и, таким образом, для избирательного питания нагрузки.a control unit for controlling the power of the fuel cell based on the direct conversion of borohydride, a fuel cell with a proton exchange membrane and an auxiliary energy source in accordance with the load read by the load sensor, and thus for selectively supplying the load. 2. Система по п.1, в которой топливный элемент на основе прямого преобразования борогидрида включает батарею топливного элемента, в которой анод и катод расположены так, что электролитная мембрана расположена между ними; топливный бак для содержания топлива; топливный насос для накачивания топлива, находящегося в топливном баке к аноду батареи топливных элементов; узел подачи воздуха, соединенный с анодом батареи топливных элементов линией подачи воздуха для подачи кислорода и т.д. к катоду; сепаратор для разделения газа и жидкости для разделения топлива, воздуха и побочного продукта, остающегося в батарее топливных элементов после реакции, на газ и жидкость; узел подачи водорода для подачи водорода, отделенного сепаратором для разделения газа и жидкости, в топливный элемент с протонообменной мембраной.2. The system according to claim 1, in which the fuel cell based on the direct conversion of borohydride includes a fuel cell battery in which the anode and cathode are located so that the electrolyte membrane is located between them; fuel tank for fuel; a fuel pump for pumping fuel in the fuel tank to the anode of the battery of fuel cells; an air supply unit connected to the anode of the fuel cell battery by an air supply line for supplying oxygen, etc. to the cathode; a separator for separating gas and liquid for separating fuel, air and by-product remaining in the battery of fuel cells after the reaction, to gas and liquid; a hydrogen supply unit for supplying hydrogen, separated by a separator for separating gas and liquid, into a fuel cell with a proton exchange membrane. 3. Система по п.2, в которой узел подачи воздуха включает воздушный компрессор для подачи воздуха из атмосферы к катоду батареи топливных элементов; воздушный фильтр для фильтрации воздуха, подаваемого к батарее топливных элементов; увлажнитель для увлажнения воздуха, подаваемого к батарее топливных элементов; водяной бак для подачи влаги в увлажнитель.3. The system according to claim 2, in which the air supply unit includes an air compressor for supplying air from the atmosphere to the cathode of the fuel cell battery; an air filter for filtering the air supplied to the battery of fuel cells; a humidifier to humidify the air supplied to the battery of fuel cells; water tank to supply moisture to the humidifier. 4. Система по п.1, в которой топливный элемент с протонообменной мембраной включает батарею топливных элементов, в которой анод, который принимает водород, произведенный в топливном элементе на основе прямого преобразования борогидрида, и катод расположены так, что электролитная мембрана расположена между ними; воздушный компрессор для подачи воздуха из атмосферы к катоду батареи топливных элементов; воздушный фильтр для фильтрации воздуха, подаваемого к батарее топливных элементов; теплообменник для увлажнения и нагрева воздуха, подаваемого к батарее топливных элементов; испаритель для испарения материала, остающегося на катоде после реакции.4. The system of claim 1, wherein the proton exchange membrane fuel cell includes a fuel cell battery in which an anode that receives hydrogen produced in the fuel cell based on direct conversion of the borohydride and a cathode are arranged so that the electrolyte membrane is located between them; an air compressor for supplying air from the atmosphere to the cathode of the fuel cell stack; an air filter for filtering the air supplied to the battery of fuel cells; a heat exchanger for humidifying and heating the air supplied to the battery of fuel cells; evaporator to vaporize the material remaining on the cathode after the reaction. 5. Система по п.1, в которой датчик нагрузки также включает второй датчик нагрузки, соединенный с единичным элементом батареи топливных элементов, в которой уложены анод и катод, для считывания напряжения единичного элемента.5. The system of claim 1, wherein the load sensor also includes a second load sensor connected to a unit cell of the fuel cell stack in which the anode and cathode are stacked to read the voltage of the unit cell. 6. Система по п.5, в которой блок управления также включает второй блок управления, соединенный со вторым датчиком таким образом, чтобы принимать его сигнал для дополнения напряжения с использованием вспомогательного источника энергии, когда напряжение единичного элемента меньше заданного напряжения.6. The system according to claim 5, in which the control unit also includes a second control unit connected to the second sensor so as to receive its signal to supplement voltage using an auxiliary energy source when the voltage of a single element is less than a given voltage. 7. Система по п.1, в которой вспомогательный источник энергии представляет собой конденсатор.7. The system according to claim 1, in which the auxiliary energy source is a capacitor. 8. Система по п.1, в которой вспомогательный источник энергии представляет собой аккумуляторную батарею.8. The system according to claim 1, in which the auxiliary energy source is a battery. 9. Система по п.1, в которой вспомогательный источник энергии соединен с внешним источником энергии системы топливных элементов таким образом, что он заряжается от внешнего источника энергии, когда он полностью разряжен.9. The system of claim 1, wherein the auxiliary energy source is connected to an external energy source of the fuel cell system so that it is charged from an external energy source when it is fully discharged. 10. Система по п.1, в которой топливо, подаваемое в топливный элемент на основе прямого преобразования борогидрида, представляет собой NaBH4.10. The system according to claim 1, in which the fuel supplied to the fuel cell based on the direct conversion of borohydride is NaBH 4 . 11. Система по п.1, в которой блок управления включает усилители, соответственно, последовательно соединенные с топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида, топливным элементом с протонообменной мембраной и вспомогательным источником энергии для повышения напряжения; и инвертор, соединенный с усилителями для преобразования постоянного тока в переменный ток.11. The system according to claim 1, in which the control unit includes amplifiers, respectively, connected in series with the fuel cell based on the direct conversion of borohydride, a fuel cell with a proton exchange membrane and an auxiliary energy source to increase voltage; and an inverter connected to amplifiers for converting direct current to alternating current. 12. Система по п.11, в которой блок управления также включает вольтодобавочный преобразователь, соединенный с усилителями, для преобразования постоянного тока в постоянный ток.12. The system according to claim 11, in which the control unit also includes a boost converter connected to amplifiers for converting direct current to direct current. 13. Способ управления системой топливных элементов, содержащий первый этап генерирования энергии посредством приведения в действие топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида с использованием энергии вспомогательного источника энергии в момент первоначального приведения в действие системы и подачи водорода, как побочного продукта после реакции, в топливный элемент с протонообменной мембраной; второй этап генерирования энергии посредством приведения в действие топливного элемента с протонообменной мембраной с использованием водорода, поданного на первом этапе; третий этап измерения потребления энергии нагрузкой, которая потребляет энергию, произведенную топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной; и четвертый этап выдачи энергии вспомогательным источником энергии, когда потребление энергии нагрузкой, измеренное на третьем этапе, больше чем суммарная энергия, произведенная топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной, и зарядки вспомогательного источника энергии, когда измеренная энергия, потребляемая нагрузкой, меньше суммарной мощности, произведенной топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида и топливным элементом с протонообменной мембраной.13. A method for controlling a fuel cell system, comprising a first step in generating energy by driving a fuel cell based on direct conversion of borohydride using energy from an auxiliary energy source at the time the system was initially powered and hydrogen is supplied as a by-product after the reaction to the fuel cell with proton exchange membrane; a second step of generating energy by actuating a proton exchange membrane fuel cell using hydrogen supplied in a first step; the third stage of measuring energy consumption by a load that consumes energy produced by a fuel cell based on direct conversion of borohydride and a fuel cell with a proton exchange membrane; and the fourth stage of energy supply by an auxiliary energy source, when the energy consumption by the load, measured in the third stage, is greater than the total energy produced by the fuel cell based on direct conversion of borohydride and a fuel cell with a proton exchange membrane, and charging the auxiliary energy source when the measured energy consumed load, less than the total power produced by the fuel cell based on direct conversion of borohydride and the fuel cell with proton exchange th membrane. 14. Способ по п.13, в котором первый этап включает этап генерирования энергии для генерирования энергии топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида с использованием вспомогательного источника энергии; этап подачи водорода для подачи водорода, произведенного топливным элементом на основе прямого преобразования борогидрида после реакции, в топливный элемент с протонообменной мембраной.14. The method according to item 13, in which the first step includes the step of generating energy to generate energy by the fuel cell based on the direct conversion of borohydride using an auxiliary energy source; a hydrogen supplying step for supplying hydrogen produced by the fuel cell based on the direct conversion of borohydride after the reaction into a fuel cell with a proton exchange membrane. 15. Способ по п.13, также содержащий пятый этап сбора топлива, остающегося в одном компоненте топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида, в другой заданный компонент топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида с использованием энергии вспомогательного источника энергии, когда система остановлена.15. The method according to item 13, also containing the fifth step of collecting fuel remaining in one component of the fuel cell based on the direct conversion of borohydride into another predetermined component of the fuel cell based on the direct conversion of borohydride using energy from an auxiliary energy source when the system is stopped. 16. Способ по п.13, также содержащий пятый этап сбора топлива, остающегося в одном компоненте топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида, в другой заданный компонент топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида с использованием энергии топливного элемента с протонообменной мембраной, когда система остановлена.16. The method according to item 13, also containing the fifth step of collecting fuel remaining in one component of the fuel cell based on the direct conversion of borohydride into another predetermined component of the fuel cell based on the direct conversion of borohydride using the energy of the fuel cell with a proton exchange membrane when the system is stopped . 17. Способ управления системой топливных элементов, содержащий первый этап генерирования энергии посредством приведения в действие топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида с использованием энергии вспомогательного источника энергии в момент первоначального приведения в действие системы и подачи водорода, как побочного продукта после реакции, в топливный элемент с протонообменной мембраной; второй этап генерирования энергии посредством приведения в действие топливного элемента с протонообменной мембраной с использованием водорода, поданного от первого этапа; третий этап измерения напряжения каждого единичного элемента топливного элемента на основе прямого преобразования борогидрида и топливного элемента с протонообменной мембраной; четвертый этап выдачи энергии вспомогательным источником энергии в течение определенного времени, когда напряжение, измеренное на третьем этапе, меньше заданного напряжения или равно ему, и зарядки вспомогательного источника энергии, когда измеренное напряжение больше заданного напряжения.17. A method for controlling a fuel cell system, comprising a first step in generating energy by driving a fuel cell based on direct conversion of a borohydride using energy from an auxiliary energy source at the time of the initial actuation of the system and the supply of hydrogen as a by-product after the reaction to the fuel cell with proton exchange membrane; a second step of generating energy by activating a proton exchange membrane fuel cell using hydrogen supplied from the first step; the third step of measuring the voltage of each single element of the fuel cell based on the direct conversion of borohydride and a fuel cell with a proton exchange membrane; the fourth stage of energy supply by an auxiliary energy source for a certain time when the voltage measured in the third stage is less than or equal to a predetermined voltage, and charging the auxiliary energy source when the measured voltage is greater than a predetermined voltage.
RU2007109781/09A 2004-08-17 2004-08-17 System of fuel elements RU2334307C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007109781/09A RU2334307C1 (en) 2004-08-17 2004-08-17 System of fuel elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007109781/09A RU2334307C1 (en) 2004-08-17 2004-08-17 System of fuel elements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2334307C1 true RU2334307C1 (en) 2008-09-20

Family

ID=39868130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007109781/09A RU2334307C1 (en) 2004-08-17 2004-08-17 System of fuel elements

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2334307C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2396637C1 (en) * 2009-05-07 2010-08-10 Ассоциация делового сотрудничества в области передовых комплексных технологий "АСПЕКТ" Anode for direct electrooxidation of boron hydrides of alkali metals

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6001499A (en) * 1997-10-24 1999-12-14 General Motors Corporation Fuel cell CO sensor
RU2233511C1 (en) * 2000-06-08 2004-07-27 Тойота Джидоша Кабушики Кайша Fuel supply system for fuel cells and movable body

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6001499A (en) * 1997-10-24 1999-12-14 General Motors Corporation Fuel cell CO sensor
RU2233511C1 (en) * 2000-06-08 2004-07-27 Тойота Джидоша Кабушики Кайша Fuel supply system for fuel cells and movable body

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2396637C1 (en) * 2009-05-07 2010-08-10 Ассоциация делового сотрудничества в области передовых комплексных технологий "АСПЕКТ" Anode for direct electrooxidation of boron hydrides of alkali metals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4969029B2 (en) Power supply device and control method thereof
US20060035116A1 (en) Equipment with a built-in fuel cell
CN111261904A (en) A portable SOFC power generation device and its energy management method
JP5439584B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
EP2869378A1 (en) Solid oxide fuel cell system
JP5617592B2 (en) Secondary battery type fuel cell system
KR100645690B1 (en) Method for stopping fuel cell and fuel cell device using same
KR101223555B1 (en) Fuel cell system and driving method for the same
RU2334307C1 (en) System of fuel elements
US7700206B2 (en) Fuel cell system
KR100661920B1 (en) Fuel cell capable of load response operation and its operation method
CN111261902B (en) Portable fuel cell system and control method thereof
KR20070038515A (en) Fuel cell system
US20070128482A1 (en) Power supply apparatus and method for line connection type fuel cell system
CN111211339B (en) A high temperature alcohol fuel cell temperature control system
JP4971773B2 (en) FUEL CELL POWER SUPPLY DEVICE AND FUEL CELL CONTROL METHOD
JP5895736B2 (en) Secondary battery type fuel cell system and power supply system including the same
KR101084078B1 (en) Fuel cell system and its driving method
KR20060118128A (en) Air recirculation device of polymer electrolyte fuel cell
US20070166576A1 (en) Fuel cell power generation control methodology and the applications thereof
JP2005184970A (en) Power generation system
KR101201809B1 (en) Fuel cell system
US20090104490A1 (en) Fuel cell system and initial driving method thereof
GŁUCHY et al. The use of fuel cells to store energy from renewable sources
KR20070025834A (en) Hybrid power supply system of battery and fuel cell with linear voltage profile and its driving method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090818