WO 2010066025 20100617
Magazynowania energii ELECTROCHEiVlICAL I ABSOLUTORIUM
Wynalazek dotyczy urządzenia i sposobu magazynowania energii elektrochemicznych i absolutorium. Tło wynalazku Najważniejsze znane techniki związanych z przedmiotem wynalazku jest przedstawiony w patentach US 5124012 (Berleyev) wydane 23 czerwca 1992 i 7033478 (Harde) wydane 25 kwietnia 2006. Pierwszy opisuje proces wydobycia surowców z wody morskiej i uwalnianie energii, z wnioskiem o statku elektrowni proponuje. Głównym praktycznym wadą tego pojęcia przechowywania i usuwania wynikających materiałów, głównie chlor, który jest wysoce toksyczny i ma dużo energii do kompresji. Do końca podróży, statek taki będzie gromadzić ogromne masy dodać, że jego ciężar. Postępowanie z wodorotlenkiem sodu i chloru za burtę będzie katastrofa ekologiczna.
Obie koncepcje są dobre patenty na odsalanie wody morskiej jednak nie wzięła pod uwagę wykorzystanie materiałów w porozumieniu, których podstawowym zadaniem jest magazynowanie i uwalnianie energii w ekologicznie neutralny obiegu zamkniętym. Istota wynalazku
Jest to jeden przedmiot wynalazku jest dostarczenie układu elektrochemicznego magazynowania i uwalniania energii. Według jednego aspektu wynalazku jest sposób magazynowania energii elektrochemicznych i absolutorium obejmujący: wprowadzenie wodnego roztworu co najmniej jeden alkaii lub ziem alkalicznych
wodorotlenek, oddzielając wodny roztwór do pierwszego rozwiązania kationów, która jest całkowicie lub przynajmniej częściowo mono-jonowych i drugie rozwiązanie anionów, w całości lub przynajmniej częściowo mono-jonowych przechowywane w oddzielnych pojemnikach pierwszego i drugiego połączenia obwodu elektrycznego między pierwszym elektrody w kontakcie z pierwszego i drugiego rozwiązania elektrody w kontakcie z drugim rozwiązanie Pobór mocy w obwodzie absolutorium energii elektrycznej w całej rozwiązań powoduje kationów w pierwszym pojemniku będzie ograniczone do neutralnych atomów alkalicznych lub metali ziem alkalicznych, która natychmiast reaguje z wodą i generowania wodoru i wodorotlenki; przyczyną anionów w drugim pojemniku jest utleniony do wody i generowania gaz, ponowne połączenie wodoru i tlenu gazów produkowanych do wytwarzania energii i do odzyskania wody, a ponowne wykorzystanie odzyskanych wodorotlenki i odzyskać wody w nowym cycie magazynowania i uwalniania energii.
Najlepiej kationy i aniony są oddzielone metodą separacji jonów.
Najlepiej separacji jonów jest listem przyczyną rozwiązania przepływu przez separator.
W jednym układ przepływu jest generowany przez grawitację. Jednak może być generowane przez jeden lub więcej pomp.
Korzystnie roztwór przechodzi wzdłuż kanału po pierwsze drogi, która różni się do dwóch alternatywnych tras na skrzyżowaniu, gdzie nie jest pierwszy i drugi elektrody rozmieszczone tak, że ładunek dodatni znajduje się na pierwszym elektrody i ładunek ujemny na drugiej elektrody, w którym pierwszy elektrod jest umieszczony na skrzyżowaniu w celu wywarcia siły Coulomba do jonów w pierwszej ścieżki powoduje tendencję do elektrod jony przyległych do przekazywania do pierwszego z tych alternatywnych dróg w zależności od obciążenia, a której druga elektroda są rozplanowane na skrzyżowaniu w celu wywarcia siły Coulomba do jonów w pierwszej ścieżki powoduje tendencję do elektrod jony przyległych do przekazywania do drugiego z alternatywnych ścieżek w zależności od ich obciążenia.
Najlepiej jest pod dodatkowym warunkiem, lub jako alternatywa magnetycznym układ do generowania pola magnetycznego prostopadle do przepływu jonów w pierwszej trasy w ten sposób do stosowania siły Lorentza jonów zmierzające do bezpośredniego jonów w pierwszej trasy alternatywne, a drugi alternatywną trasę w zależności od ich obciążenia. Najlepiej wodę i wodorotlenki są w pełni sprawny i mieszane przed rozpoczęciem nowego cyklu. W tym przypadku wody i wodorotlenki wracają do pierwotnego zbiornika, tworząc zamknięty obieg.
Najlepiej z gazem obojętnym jest, aby wypełnić zbiornik oryginalny i oddzielnych pojemnikach, gdy są opróżnione z rozwiązań. Zgodnie z drugim aspektem wynalazku jest sposób magazynowania energii elektrochemicznych i absolutorium obejmujące: zapewnienie roztworu wodnego w oryginalnym zbiorniku zawierającym aniony i
kationów, oddzielając wodny roztwór do pierwszego rozwiązania kationów, która jest całkowicie lub przynajmniej częściowo mono-jonowych i drugie rozwiązanie anionów, w całości lub przynajmniej częściowo mono-jonowych przechowywane w oddzielnych pojemnikach pierwszego i drugiego połączenia obwodu elektrycznego między pierwszym eiectrode w kontakcie z pierwszego i drugiego rozwiązania elektrody w kontakcie z drugim rozwiązanie Pobór mocy w obwodzie do wywiązania się z energii elektrycznej w całej rozwiązań powoduje kationów w pierwszym pojemniku będzie ograniczone do atomów i gazu, powodując anionów w drugim pojemniku jest utleniony do wody i gazu; ponowne połączenie gazów produkowanych do wytwarzania energii oraz odzyskiwania wody, gdzie woda i materiałów w pojemnikach, pierwszy i drugi powrócił do pierwotnego zbiornika tworząc zamknięty obieg.
Według trzeciego aspektu wynalazku jest urządzenie do magazynowania energii elektrochemicznych i absolutorium składający się z: głównego zbiornika za zawierające rozwiązania; separator jonów zdolnymi do podziału przepływu roztworu wejście z tego głównego zbiornika na dwa oddzielne wyjścia przepływów rozwiązań mono-jonowe, jeden zawierający głównie kationów i jeden głównie zawierające aniony;
w ieast jednej pary oddzielnych pojemnikach do korzystania z tych rozwiązań mono-jonowych hydraulicznie połączone równolegle, wyposażone w elektrycznie elektrody połączone szeregowo, które tworzą supercapacitor; złącza w oddzielnych pojemnikach do podłączenia do zewnętrznego obwodu w stanie eiectric absolutorium, stanu i korzystania z energii elektrycznej przechowywane w tej supercapacitor oraz ogniw paliwowych PEM, ogniwa paliwowe alkaliczne (AFC) 1 palnika lub ICE używać gazów wytwarzanych podczas wykonywania supercapacitor i uwolnienie dodatkowej energii elektrycznej, cieplnej lub mechanicznej. Według do czwartego aspektu wynalazku jest wypełnienie i odzysku materiałów stacji składający się z: głównego zbiornika do otrzymania roztworu wodnego; separator jonów zdolnymi do podziału przepływu roztworu wejście z tego głównego zbiornika na dwa oddzielne wyjścia przepływów rozwiązań mono-jonowe, jeden zawierający głównie kationów i jeden głównie zawierające aniony; liczba dysz detalicznej pod warunkiem, z wieloma złącza hydrauliczne do wymiany płynów w opakowaniach z telefonów moc zainstalowana na pojazdy elektryczne.
Według Piąty aspekt wynalazku jest zasilacz komórkowego składający się z: wielu hydrauliczne Wtyczka z detaliczny dyszy stacja napełniania i odzysku za dostarczenie mono-jonowych rozwiązań;
co najmniej jedną parę oddzielnych pojemnikach do korzystania z tych rozwiązań mono-jonowych hydraulicznie połączone równolegle, wyposażone w elektrycznie elektrody połączone szeregowo, które tworzą supercapacitor; elektrody w oddzielnych pojemnikach do podłączenia do zewnętrznego! obwodu elektrycznego w stanie do wypełnienia, stanu i wykorzystania energii elektrycznej przechowywane w tej supercapacitor oraz PEIvI (Proton Exchange Membrana-) ogniwa paliwowe, ogniwo paliwowe alkaliczne (AFC), palnika lub ICE (International! Combustion Engine) do wykorzystania gazy powstałe podczas wykonywania supercapacitor i uwolnienie dodatkowej energii elektrycznej, cieplnej lub mechanicznej.
W celu zwiększenia napięcia generowane mogą istnieć pluralizm pary oddzielnych pojemników z tej mono-jonowych rozwiązania hydraulicznie połączone równolegle, pod warunkiem, z elektrodami elektrycznie połączone szeregowo, które tworzą supercapacitor. W jednym z umową wodór i tlen są podawane do PEM lub
AFC ogniw paliwowych do wytwarzania energii elektrycznej. Jednak wodór i tlen mogą zostać włączone do palnika do wytwarzania energii cieplnej lub w ICE do generowania energii mechanicznej.
W jednym z wariantów działania prowadzone są w formie wspólnej lokalizacji w obiegu zamkniętym.
Jednak jako alternatywa oddzielnych pojemników i obwód elektryczny i układ do ekstrakcji energii z gazu są montowane na
energii z miejsca i przy czym wodny roztwór i separacji jonów występuje na miejsce dostaw energii.
Zaletą układu opisaną poniżej, jest zamknięty cykl energii i materiałów. Wszystkie chemikalia są w pełni sprawny i ogólnej masy jest stały. Tak więc, nie ma wpływu na środowisko.
Istotną różnicę tego pojęcia w stosunku do stanu techniki rozpoczyna cykl konwersji energii i materiałów z wodorotlenków metali alkalicznych roztworach wodnych, a nie z soli.
Procesem zamkniętym cyklu reakcji chemicznych i elektrochemicznych jest opisane w odniesieniu do magazynowania energii i absolutorium. Wodnego roztworu wodorotlenku alkalicznego jest najpierw dzielona na dwóch innych roztworach wodnych zawierających jedynie lub przede wszystkim anionów i kationów, odpowiednio, poprzez proces separacji jonów mono-jonowych.
Następnie połączenie elektryczne jest utworzone pomiędzy dwoma rozwiązaniami mono-jonowych w celu wyrównania ładunków elektrycznych. Przez zamknięcie obwodu między elektrodami pogrążony w dwa rozwiązania mono-jonowych i zewnętrznego obciążenia elektryczne, energia elektryczna jest uwalniana podobne do wypełniania supercapacitor.
W wymianie ładunków elektrycznych, dwóch mono-jonowych rozwiązania są chemicznie przekształcone poprzez reakcji redoks: kationy są zredukowane do atomów metali alkalicznych i aniony są utleniane do tlenu i wody. Metale alkaliczne natychmiast reaguje z wodą wodorotlenki metali alkalicznych i produkcji wodoru. Wodorem może być używany z tlenem w wyniku wytwarzania energii w formie
ciepła i / lub energii elektrycznej, wody, albo przez kontrolowane spalanie lub wykorzystanie fue PEM! komórek lub ogniw paliwowych alkalicznych.
Wszystkich substancji chemicznych na koniec cyklu, tj. wody i wodorotlenki metali alkalicznych są odtwarzane na rozpoczęcie nowego cyklu. Elektrochemicznego magazynowania energii to proces udzielania absolutorium i ma zastosowanie do wszystkich alkaliczne wodorotlenki, najbardziej obfite i praktyczne są litu, sodu i potasu. Wodorotlenki metali alkalicznych ziemi, takich jak wapń i magnez mogą być również używane. Krótki opis RYSUNKI
Jeden przykład wykonania wynalazku zostanie teraz opisany w połączeniu z załączonych rysunków, w którym:
Rysunek 1 przedstawia schematycznie widok pokazano układ urządzenia według wynalazku.
Rys. 2, 3 i 4 są takie same, jak schematycznie na rysunku 1 pokazano szereg kroków w tym procesie. Rysunek 5 przedstawia schemat ilustruje układ, używając urządzenia jak pokazano na rys. 1, gdzie wielość komórek supercapacitor są w serii do generowania i wzrost napięcia wyjściowego.
Rys. 6 i 7 są schematyczne ilustracje układ za pomocą przyrządu, jak pokazano na rys. 1, jeżeli urządzenie jest podzielona na miejsce składowania i dostaw pokazano na rys. 6 i energii oraz stacji odzysku, które mogą być w pojeździe, pokazano na rys. 7.
Rysunek 8a jest schematycznym widokiem z pierwszego przykładu jonów
aparatura separacji według wynalazku.
Rysunek 8b jest rzucie izometrycznym przyrządu Rysunek 8a.
Figura 9 jest schematycznym widokiem z drugiego przykładu wykonania urządzenia separacji jonów według wynalazku. Figura 10 jest schematycznym widokiem z kaskadą urządzeń separacji typu pokazano na rys. 8a lub rysunek 9.
Na rysunkach, jak znaków odniesienia wskazują odpowiednie części w różnych liczb. Szczegółowy opis Wodne roztwory wodorotlenków metali alkalicznych są elektrolitów zawierających jony dodatnie metali alkalicznych M + zwany także kationy i jony ujemne anionów hydroksylowych OH zwany także ".
Pierwszy etap zamknięty cykl magazynowania energii i absolutorium według wynalazku jest jonów w roztworze wodnym wodorotlenku z alkaii w mono-jonowych wodnych roztworów anionów i kationów, odpowiednio. Wszelkie znane metody separacji anionów z kationów w wysokiej przewodności roztworu wodnego, takie jak MHD (magneto-hydro-dynamiczne), EHD (Electro-Hydro-dynamiczny) lub selektywne membrany mogą być użyte.
Warstwy granicznej w EHD, elektrody znajdują się w bezpośrednim kontakcie z elektrolitem i spolaryzowane przez elektretowy lub elektrody są pokryte warstwą jednobiegunowych lub heteropolar dielektrycznej i polaryzacji przez zasilacz HV-DC. Jest
powierzchni wywołanych przez proces związany ładunków elektrycznych, które nie elektrolizy ma miejsce.
Na przykład rysunek 8a i 8b Rysunek iilustrate korzystnym wykonaniu układu do separacji jonów. W ten sposób przewodu w kształcie litery Y zbudowana jest z pierwszym etapie 101 i dwóch różnych nóg 109 i 110, z których każdy ma prostokątny przekrój. Pierwszego odcinka 101 przewodników najlepiej laminarny przepływ F1 wysoce przewodzący płyn zawierający anionów i kationów losowo rozmieszczone w kierunku punktu rozwidlenia między nogami 109 i 110. Przewodu w kształcie litery Y jest dielektryczna materiału odpornego na działanie agresywnych związków chemicznych.
Dwie płaskie elektrody 104 i 105, najlepiej z grafitu, są instailed wewnątrz kanału na obu stron w taki sposób, aby rozszerzyć wzdłuż kanału napływ 101 przed rozpoczęciem punkt rozwidlenia, a następnie przechodzą przez pozostałą część nogi do 101 i obecnie przepływu nóg lub kanały 109 i 110, jak wskazano na rysunku 8a. Elektrody 104 i 105 są podłączone odpowiednio do powłok przewodzących 106 i 107 elektretowy 108. Ładunków elektrycznych powierzchni elektretowy 108 rozproszonych w przewodzących powłok i elektrody podłączone tak, aby elektrody 104 i staje się dodatnio naładowane elektrody 105 staje się naładowany ujemnie. Kationów w płynie wysoko przewodzące są więc przyciągać elektrody r 105 i aniony są przyciągane do elektrody 104.
W rzeczywistości jedynie cienką warstwę anionów i kationów w warstwie granicznej są selektywnie przylegającą do elektrod z resztą z nich jest odpychany, jeśli
mają ten sam znak opłaty. T on selektywnie przyciąga jonów w pobliżu elektrod 104 i 105 są przenoszone przez przepływ prądu, w wyniku elektrod wewnątrz obecnie kanały przepływu. W ten sposób aniony są oddzielone w kanale poza fiow 110 i kationów są obecnie podzielone na kanał przepływu 109. Proces ten nazywa się warstwy granicznej EHD jonów separacji.
Poprzednie ustalenia przewidują stosowanie pole elektryczne generowane przez wysokiego napięcia (HV) źródła, w prostokątny lub kwadratowy fali dwubiegunowy, z pewną częstotliwością pola elektrycznego rozmnożeniowego przez cały przekrój przepływu jonowych. Główna różnica pomiędzy takimi jonów EHD separacji i zasadami określonymi w niniejszym dokumencie jest fakt, że warstwa graniczna EHD separacji określonych powyżej proces powierzchni, a nie proces głośności.
Jony są selektywnie tylko przyciągnął do elektrod 104 i 105 przez siły Coulomba, ale nie są odprowadzane, mimo że elektrody są w kontakcie z płynem. Tłumaczy to fakt, że ładunki elektryczne pochodzące z powierzchni elektretowy związane są koszty, które nie są wolne opłat. Nie bierze piace elektrolizy.
Do osiągnięcia wyższej stopy separacji jonów, warstwy granicznej EHD proces jest związany z procesem MHD. Tuż przed dotarciem do punktu rozwidlenia, przepływ jonów jest narażona na intensywne pole magnetyczne stosowane w kierunku prostopadłym do płaszczyzny rysunku 8a. Kierunku pola magnetycznego jest wybierany w taki sposób, że znane są siły Lorentza podejmowania jonów w F2 części przepływu do zmiany kursu i zginać ich początkowej postaci prostej na niedokończony
koła, do anionów i kationów w lewo w prawo. Źródłem pola magnetycznego magnesu stałego podkowy 111 pokazano na rysunku 8b, najlepiej wykonane z materiału o wysokiej jakości, takie jak neodym-żelazo-bor. siły Lorentza działa szczególnie na jony w środku strumienia, które nie mogą być osiągnięte przez siły Coulomba i są "niezdecydowani", w którą stronę iść. Na rys. 8a, wektor indukcji magnetycznej B jest pokazany jako skierowaną ku górze poprzez zwykły figury, co oznacza, że biegun północny znajduje się pod i na biegunie południowym jest powyżej tej płaszczyzny. Dla uproszczenia na rysunku 8b elektrod i elektretowy nie będzie widoczny.
MHD proces odbywa się głównie w F2 części przepływu, podczas gdy warstwy granicznej EHD proces jest aktywny w obu sekcjach F2 i F3. F3 sekcji przepływu charakteryzuje anionów, że kanał wyjścia 110 i kationów, że kanał wyjścia 109.
Rysunek 9 ilustruje drugi korzystny przykład wykonania separatora jonów. Elektretowy 108 otrzymuje z HV (High Voltage) źródło eiectrodes 112 i 113 i 114 nie mają bezpośredniego kontaktu z płynem o wysokiej przewodności, ale są pokryte cienką warstwą materiału dielektrycznego 15 i 16, odpowiednio. W zależności od charakteru dieiectric materiał stosowany do pokrycia elektrody, za powierzchnię, na stronie, która wchodzi w kontakt z płynami silnie przewodzące mogą być jednobiegunowych lub heteropolar, w odniesieniu do polaryzacji elektrod. Na rys. 9 jest uważany za heteropolar powierzchni. Jeśli dielektryk powłoka jest taka, że jednobiegunowych ładunek powierzchniowy jest generowany, to polaryzacja źródła wysokiego napięcia musi być odwrócona. W hichever przypadku, powierzchni za
selektywnie przyciąga jony o przeciwnym opłaty, ale opłaty nie może opuścić powierzchni, aby uniknąć rozładowania jonów. W związku z tym, rozwiązanie to jest równoważne z tym z pierwszego przykładu, w którym elektretowy i niepowlekanych elektrody są używane. Tej samej warstwy granicznej EHD jonów uzyskuje się, stosując drugi przykład.
Dodatkowo, proces separacji jonów MHD jest obecny, ten sam magnes podkowy używane w tej samej pozycji i orientacji. Źródło HV 112 zużywa bardzo małej mocy, jak praktycznie nie prąd elektryczny płynie przez obwód. Jednak elektretowy jest jeszcze bardziej wydajny, ponieważ zachowuje swoją "zamrożonych" za długi czas, bez korzystania z jakiegokolwiek źródła energii.
Ion separacji nie może być jednak w 100% skuteczna tylko w jednym fragmencie przepływu płynu o wysokiej przewodności jonów przez separator sugerowane na rysunku 8a. jest bardziej realistyczne, że przepływ ludności z dominującym kationów wyjść kanał 109 i przepływu ludności z dominującym anionów wyjść z kanału 110. Z tego powodu w ieast dwa fragmenty są niezbędne, jak pokazano schematycznie na rysunku 10. F1 początkowego przepływu cieczy o wysokiej przewodności wchodzi separator 119 wykonuje pierwszy etap jonów. Odpływ ludności z dominującym kationów jest podawany do separatora 120 i odpływ ludności z dominującym anionów jest podawany do separatora 121. Ponadto wyższy odsetek aniony są gromadzone w zbiorniku 117 i wyższy procent kationów są gromadzone w zbiorniku 118, w porównaniu z wykorzystaniem tylko jednego separatora.
Jeszcze dalszych etapach można w razie potrzeby zwiększyć odsetek separacji.
Ten proces separacji jonów może odbywać się w temperaturze pokojowej lub w temperaturze od zamarzania i wrzenia cieczy jonowych z, o zmiennej wydajności.
Zasadniczo jedynie ilość energii potrzebnej do jonów stosowania procedury opisane powyżej mechanicznych, w celu utrzymania przepływu cieczy jonowych. Grawitacji i / lub pompy mogą być wykorzystywane do tego celu.
Drugim krokiem jest wymiana ładunków elektrycznych między dwoma rozwiązań mono-jonowych: każdy anion wersji elektron e ", zaakceptowanej przez kowania w następujący sposób:
4 OH "- 4 e" = 2 HZO + O2 (1)
4 M + + 4 e-Wl = 4 (2)
W reakcji (1) jest utleniany hydroksylowych wynikające tlenu i wody, w reakcji (2) kationów są zredukowane do atomów metali alkalicznych. Teoretycznie zapis ivi można porównać z żadnym z alkalicznych metafs z grupy 1 układu okresowego pierwiastków: litu (Li), sód (Na), potasu (K), rubid (Rb), cez (Cs) i Frans (Fr) . Z praktycznego punktu widzenia, tylko wodorotlenki pierwszych trzech metali alkalicznych - litu, sodu i potasu - są
są przydatne jako stabilny i obfite. Metale ziem alkalicznych lub ziemi aikali metali takich jak magnez (Mg) i wapnia (Ca) mogą być również używane - z tą różnicą, w porównaniu z ich bivalence monovalence metali alkalicznych, rozumieniu potrzeb każdego kacji dwa elektrony, które mają być zredukowane do neutralny atom . Jest to również należy rozumieć, że każda kombinacja powyższych, czyli mieszanki różnych wodorotlenków mogą być stosowane w wynalazku, jak wynika z jednym z umiejętności w tej dziedzinie.
W reakcji (2) odbywa się w roztworze wodnym, neutralne atomy metali aikali natychmiast reaguje z wodą tworząc wodorotlenek i odpowiednie wodoru:
4 M + 4 = 4 MOH H2O + 2 H2 (3)
Należy zauważyć, że wielu 4 został po raz pierwszy zastosowany do anionów i kationów w taki sposób, aby w końcu uzyskać gazów molekularnych. W drugim etapie cyklu, oprócz wytwarzania wodoru i tlenu, użytecznej energii elektrycznej jest wydany przez zewnętrzny układ, ponieważ dwa mono-jonowych rozwiązania równoważne armatury z kondensatora przechowywania dużych ładunków elektrycznych.
Ostatnim krokiem w cyklu nie jest obowiązkowe: wodór mogą być bezpośrednio spalane w tlen w celu uwolnienia energii cieplnej i wody:
2 H2 + O2 = 2 H2O + HEAT (4)
lub oba gazy mogą zostać włączone do PEM (Proton Exchange Membrana) ogniw paliwowych lub AFC (Akaliπe Fuel Cell) do produkcji energii elektrycznej i wody:
2-I-H2 O2 = 2 H2O + PRĄD (5)
Reakcji (1) i (3) produkcji tlenu i wodoru w odpowiednich proporcjach do odzysku wody, która odbywa się w trzecim kroku. Alkalicznego wodorotlenku jest również w pełni pokryte w reakcji (3) i gotowe do rozpoczęcia nowego cyklu. Prawa zachowania masy nie jest naruszone. Nie ma wymiany masy między obiegu zamkniętym i środowiska. Energii tylko do wymiany. Za dokładność, należy stwierdzić, że reakcji chemicznej (3) jest egzotermiczna, co oznacza, że ciepło jest także zwolniony.
Urządzenia zaprojektowane do osiągnięcia wyżej opisanych zamkniętym cyklu pokazano na rysunku 1. Głównego zbiornika 1 jest wypełniony wodnym roztworem wodorotlenku metalu alkalicznego. Dejonizowanej i de-zagazowanych wody zalecane jest w przygotowaniu tego rozwiązania. Głównego zbiornika 1 jest połączone za pomocą zaworu 3 do 2, separator jonów można z każdego rodzaju EHD (electrohydrodynamic), MHD (magnetohydrodynamicznej) lub ich kombinacji, zdolne do oddzielnego strumienia mieszanych jonów dodatnich i ujemnych przepływów w dwóch mono-jonowego roztworów wodnych. Mono-jonowego roztworów wodnych są gromadzone w zbiornikach 4 i 5, gdy przechodzić przez zawory 6 i 7.
Dla wygody, zbiornik 4 zbiera kationy K + i zbiornika 5 zbiera anionów OH ". Każdy ze zbiorników 4 i 5 jest podłączony do głównego zbiornika 1 do zaworów 8 i 9, oraz do ogniw paliwowych i wodoru palnika 12, oraz , przez zawory 10 i 11, odpowiednio. Każdy zbiornik 4, 5 zawiera odpowiednio jednego z pary elektrod 14 i 15, które mają kontakt z mono-jonowych rozwiązania zbiorniki. elektrody 14 i 15 są korzystnie wykonane z grafitu i jest połączony elektrycznie z obciążeniem 13 do przejścia 16. obciążenie może być dowolny aparat DC konsumentami, takie jak silnik elektryczny DC lub AC-DC falownika.
Zbiornik buforowy 17 jest warunkiem, który zbiera wody tymczasowe przedstawione przez ogniwa paliwowe lub palnika 12, do którego jest bezpośrednio podłączony, a od 5 do zbiornika, który jest połączony poprzez zawór 18. Zawartości zbiornika buforowego 17 i zbiornika 4 mogą być pompowana z powrotem do głównego zbiornika 1 za pomocą pompy 19 i 20, odpowiednio.
Wszystkie zawory na rysunku 1 są normalnie zamknięte. Dla celów automatyzacji i konsumentami jak najmniej energii, są korzystnie typu blokady, prowadzone przez cewki. Włącznik elektryczny 16 jest typu normalnie otwarte, napędzany ręcznie lub napędzany elektromagnetyczny (stycznika). Sterownik programowalny (nie pokazano) jest do kontroli i prowadzenia zawory, pompy i przełączniki według kolejności, aby zapewnić bezpieczne użytkowanie. Dodatkowe pętle bezpieczeństwa również powiązanie kontrolera do wielu ciśnienia, przepływu i temperatury (nie pokazano).
Obwód elektryczny jest również połączenie ogniw paliwowych 12 do innego obciążenia DC ale pominięto z rysunku dla wygody. Alternatywnie, ogniw paliwowych
12 może zostać zastąpiony z palnikiem wodoru, w zależności od wielkości i zakresu aparatury.
Urządzenia stanowi zamknięty cykl magazynowania energii i absolutorium. W pierwszym etapie cyklu zamkniętym wyjaśniono w odniesieniu do fig. 2, zawory 3, 6 i 7 otwarta dopiero całej zawartości zbiornik 1 przechodzi przez separator ion 2 i napełnia zbiorniki na 4 i 5 z mono-jonowych rozwiązania kationów i anionów, odpowiednio.
Początkowo czołgi 4 i 5 oraz rury łączące są wypełnione azotem lub innym gazem obojętnym, przy ciśnieniu atmosferycznym, działając jako tłok gazowy. Podczas gdy zawory 3, 6 i 7 są otwarte na przekazywanie płynów, zawory 8 i 9 są otwarte w celu umożliwienia azotu zamiast cieczy w zbiorniku 1. Pierwszym krokiem jest zakończony przez zamknięcie wszystkich zaworów. Na tym etapie 4 i 5 zbiorników wraz z ich elektrody 14 i 15 formularza opłata komórek supercapacitor.
Drugi etap rozpoczyna się cykl zamknięcie wyłącznika 16, który działa supercapacitor do wykonywania jego energię elektryczną do ładowania 13. Proces ten towarzyszy reakcji redoks, które odbywają się w zbiornikach 4 i 5, zgodnie z równaniem (2) i (1), i odpowiednio w wyniku reakcji chemicznej (3), który występuje tylko w zbiorniku 4. Produkty uboczne tych reakcji jest wodór w zbiorniku 4 i gaz w zbiorniku 5. Trzeci etap cyklu jest wyjaśnione w odniesieniu do fig. 3. Zawory 10 i 11 są otwarte, co pozwoli wodoru i tlenu, odpowiednio,
wprowadzić ogniwa paliwowe lub palnika 12. Jako produkt uboczny albo energii elektrycznej lub ciepła uwolnienie energii, wody jest produkowany i czasowo przechowywane w zbiornik buforowy 17.
W przygotowaniu nowego cyklu, kolejność jest konieczne dodatkowe, jak wyjaśniono w odniesieniu do fig. 4. Zawór 18 jest otwarty do podawania wody, która jest wynikiem reakcji (1) do zbiornika buforowego 17 i 19 i 20 pomp są pod napięciem do uzupełniania wody i elektrolitów ze zbiornika do zbiornika 4 w 1, gdzie na remix początkowego stężenia. W tym samym czasie, zaworów 8 i 9 są otwarte, aby umożliwić wyrównanie ciśnienia i przeniesienia zbiornika gazem obojętnym z 1 Powrót do zbiorników 4 i 5. Powód dla którego użyto gazu obojętnego takiego jak azot lub gaz halogen jest w celu uniknięcia zanieczyszczenia dwutlenku węgla elektrolitu, które mogłyby prowadzić do niepożądanych reakcji chemicznych.
Cały aparat można uznać za pobicie w stanie w 100% absolutorium. Rzeczywiście pełnego wykonania jest warunkiem uzupełnienia wszystkie chemikalia i rozpocząć nowy cykl. W celu opłatą, to bateria wymaga tylko energię mechaniczną dostarczonych przez pompowania płynów. Z tego powodu układ ma pewne podobieństwo do przepływu baterii, ale jest zupełnie inna. W ten układ, wszystkie elektrody mogą być wykonane z grafitu, nie ma specjalnych membran lub katalizatory są konieczne. Podczas całego cyklu, woda może być postrzegana jako katalizatora i środka transportu, w tym samym czasie. Energii elektrycznej wydane zarówno przez zrzuty supercapacitor i paliwa PEM działania komórki DC. w niektórych zastosowaniach korzystne jest nawiązanie współpracy z aparatów z falownika w celu generowania prądu.
Zaleca się stosowanie mniejszych instalacji ogniw paliwowych do kroku trzeciego, podczas gdy większe urządzenia może lepiej wykorzystać palnik wodoru. Ciepło wytworzone w taki palnik można lepiej wykorzystać w innych procesach, w tym steam kogeneracji lub ogrzewania pomieszczeń. W dalszej kolejności, interna! silników spalinowych (ICE) zdolne do wykorzystania wodoru jako paliwa zostały również wykonane i mogą być wykorzystane w tworzeniu mocą.
Urządzenia mogą być skalowane od kilowatów do gigawatów i ma wiele zastosowań, np. od sieci lub mieszkalnych bloków handlowych, kopii zapasowej bloków energetycznych i użyteczności skalę magazynowania energii w związku z wiatru, słońca i fal lub gospodarstw fali. Ze względu na większą gęstość energii niż najlepsze baterie wiadomo, aplikacji mobilnych, takich jak samochody elektryczne i morskich / podwodne zasilane są również przewidziane. Powietrze jest wolne od źródła zasilania do ładowania z zerowej emisji.
Z napięciem DC generowane przez komórki supercapacitor o parę rozwiązań zbiorników z mono-jonowych i związanych z elektrod jest zbyt mała, aby być praktyczne, wyższe napięcie wyjściowe można uzyskać elektrycznie podłączaniu kilku komórek supercapacitor w serii. Jednym z przykładów jest na rys. 5, gdzie dwie takie superkondensatorów komórki są wyświetlane za pomocą elektrod zbiorników 4 połączonych szeregowo i elektrod zbiorników 5 połączone szeregowo tak, że napięcie wyjściowe jest dwukrotnie w porównaniu z tylko jedną parę czołgów. 4 i 5 zbiorników zawierających mono-jonowych rozwiązania są hydraulicznie połączone równolegle, odpowiednio. Wszystkich innych połączeń gazowych i ciekłych są widoczne jak w poprzednim opisie, z wyjątkiem pomp i zaworów są pomijane dla wygody ilustracji 5.
Rozwiązania do zastosowania w napędzie elektrycznym transportu ilustruje rys. 6 i 7. Zamiast zamknięcia cyklu materiałów w zamkniętych instalacji pojedynczego zgodnie piana w wyżej rozwiązania, proponuje się podzielić niezbędne podzespoły przyrządu na dwie grupy. Jedna grupa wykonuje czynności jednego do czterech, a inna grupa wykonuje dwa i trzy kroki w cyklu, jak opisano powyżej, ogólny pełnego zwrotu wszystkich materiałów są zachowane. Pierwszej grupy nazywa się stacja napełniania i odzysku (FRS) i funkcji zastąpić stacji benzynowych, a druga grupa o nazwie komórkowych zasilacz (MPP) zainstalowany na pojazdy elektryczne platformy jako źródła zasilania. FRS jest na rys. 6. Głównego zbiornika 25 w stacji, analogiczne do podziemnych zbiorników na paliwo w stacji benzynowej, jest wypełniona tylko raz z stężonego roztworu wodnego wodorotlenków metali alkalicznych. W pierwszym etapie, wodorotlenku metalu alkalicznego ze zbiornika 25 przepływa ze zbiornika i przepływa przez separator ion 26. Mono-jonowej roztworów metali alkalicznych kationy i aniony hydroksylowe są przechowywane w zbiornikach 27 i 28, odpowiednio, zostać wtłoczony do detalicznej dyszy 29. Gdy wymagane. Wszystkie pompy 30, 31, 32 i 33, zawory V1, V2, V3, V4 i V5 i eiectronic kontroli (nie pokazano) z FRS może być zasilane z odnawialnych źródeł energii takich jak energia słoneczna i wiatrowa.
Cena rynkowa dyszy 29 jest do kumpla ze złączem 34 pojazdów za pomocą płynów, które są wymieniane w obu kierunkach, wskazane na rysunkach 6 i 7. MMP Rysunek 7 posiada dwa zbiorniki 35 i 36 dla kationów i anionów składowania, wyposażone w elektrody podłączone do kontrolera mocy 40.
Wypełniając supercapacitor prowadzi do wytwarzania wodoru i tlenu, który jest skierowany do 38 i 39 statków. Na żądanie, zarówno gazy uwalniane są przez zawory V6 i V7 do ogniw paliwowych 37 również podłączony do kontrolera mocy 40. Energii elektrycznej jest kierowane i uwarunkowane przez elektroniczny regulator siły, aby poćwiczyć trakcyjnych silników elektrycznych do napędu pojazdu. Jest zrozumiałe, że porozumienie supercapacitor wielu komórek opisane powyżej w celu osiągnięcia napięcia DC niezbędne w elektryczny układ napędowy pojazdu.
Zarówno FRS i MPP są w pompy, zawory, ciśnienie, temperatura i czujniki przepływu i kontrolery elektroniczne do bezpiecznego wykonania wymaganej kolejności;
W odróżnieniu od typowego silnika spalinowego pojazd, który napełnia zbiornik jest pusty, a następnie do środowiska z różnych zanieczyszczeń, pojazd napędzany MPP będzie nosić ten sam ciężar "paliwo" do końca. Co jest naprawdę ważne jest to, że taki pojazd jest prawdziwym zero emisji jednej i tej całej infrastruktury, tj. sieci stacji FRS jest możliwe i trwałe. Ogromne oszczędności energii można uzyskać poprzez całkowite cięcie transportu i dystrybucji paliw, nie wspominając o ich wpływ na środowisko, zagrożeń i niedoborów paliw kopalnych. Kolejną zaletą jest to, że samo paliwo PEM ceils opracowane do użytku w tzw gospodarki wodorowej może mieć prawdziwego rynku w pojazdach z napędem MPP. MPP jest na pokładzie źródło wodoru na żądanie. Ich zanieczyszczenia dwutlenkiem węgla jest wyeliminowane, ponieważ układ
nie korzysta z powietrza, ale czysty tlen produkowany w systemie. T on kontrowersyjny zbiornik wodoru wysokie ciśnienie lub drogie składowania wodorku nie są bardziej potrzebne. Stacje FRS są znacznie tańsze w budowie i bezpieczniejsze w obsłudze niż te gospodarki wodorowej. One także nie wymagają wysokiego ciśnienia przechowywania zbiorników wodoru i energochłonne elektrolizerów do produkcji wodoru.
Poszczególne zmiany mogą być dokonywane w niej mojego wynalazku, jak opisano powyżej, i wiele pozornie bardzo różne przykłady wykonania w ciągu tego samego ducha i zakres roszczeń z tego działu, bez ducha i zakres, to przewiduje się, że al! zawartej w dołączonej specyfikacji nie może być interpretowane jako przykładowy, a nie tylko w sensie ograniczenia.
Moderated By jankolo:
