ВОДОРОДНОЕ АККУМУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Предлагаемое техническое решение относится к энергетике и может быть использовано при разработке эффективных водородных аккумулирующих энергоустановок для автономного потребителя на основе накопления водорода, полученного в электролизере в провальной части графика нагрузки, и получения электроэнергии из запасенного водорода в топливном элементе для покрытия пиковой нагрузки.
Известны подобные установки, содержащие электролизер воды, топливный элемент и хранилища водорода и кислорода, например, пат. США №7000395.
Известно водородное аккумулирующее устройство, содержащее электролизер воды, топливный элемент, сепараторы топливного элемента для отделения от неиспользованных в топливном элементе водорода и кислорода образующейся воды и возврату ее в электролизер, а также хранилища водорода и кислорода, принятое за прототип (пат. США №7112380).
Недостатками данного технического решения являются отсутствие системы термостатирования электролизера и топливного элемента, что с одной стороны может привести к выходу из строя этих аппаратов вследствие перегрева, а с другой стороны снижает эффективность устройства, потому что не позволяет полезно использовать выделяющееся в них тепло для передачи потребителю одновременно с электроэнергией.
Техническим результатом, на которое направлено предлагаемое техническое решение является повышение надежности и энергетической эффективности водородного аккумулирующего устройства.
Для достижения указанного результата предложено водородное аккумулирующее устройство, состоящее из электролизера воды, топливного элемента, сепараторов топливного элемента, хранилищ водорода и кислорода, соединительных трубопроводов, причем электролизер и топливный элемент снабжены термостатирующими устройствами, соединенными трубопроводами между собой и с тепловой сетью потребителя.
Кроме того, сепараторы установлены дополнительно между электролизером и хранилищами водорода и кислорода и снабжены термостатирующими устройствами, соединенными трубопроводами между собой и с тепловой сетью потребителя.
Совокупность приведенных выше существенных признаков приводит к тому, что, с одной стороны обеспечивается стабильный температурный режим электролизера и топливного элемента, что повышает надежность их работы, а с другой стороны повышает энергоэффективность устройства за счет полезной утилизации выделяющегося в электролизере и топливном элементе тепла у потребителя, приводящее к тому же к снижению потребности в электроэнергии.
На фигуре приведена схема предлагаемого водородного аккумулирующего устройства, где
1 - электролизер,
2 - термостатирующая система электролизера,
3 - топливный элемент,
4 - термостатирующая система топливного элемента,
5 - хранилища водорода и кислорода,
6 - хранилище деионизированной воды,
7 - термостатирующая система сепараторов,
8 - дополнительные сепараторы электролизера,
9 - трубопроводы подвода холодной и отвода горячей воды потребителя,
10 - нагнетатель воды,
11 - сепараторы топливного элемента.
Предлагаемое водородное аккумулирующее устройство состоит из электролизера 1, снабженного термостатирующей системой 2, топливного элемента 3, снабженного термостатирующей системой 4, хранилищами водорода и кислорода 5, соединенными с одной стороны через дополнительные сепараторы 8 с электролизером 1, а с другой стороны с топливным элементом 3. Хранилище деионизированной воды 6 соединено через нагнетатель воды 10 с электролизером воды 1, а также с топливным элементом 3 через сепараторы топливного элемента 11. Термостатирующие системы электролизера 2, топливного элемента 4 и сепараторов 7 соединены трубопроводами 9 с потребителем.
Предлагаемое водородное аккумулирующее устройство работает следующим образом. В часы провала графика нагрузки у потребителя излишки электроэнергии направляются в электролизер 1, где из деионизированной воды, накопленной в хранилище 6, получают водород и кислород, направляемые через сепараторы 8, в которых отделяется вода, в хранилища водорода и кислорода 5. Выделяющееся в электролизере 1 тепло уровня 90°С отводится в системе термостатирования 2, нагревая подающуюся по трубопроводам 9 холодную воду от потребителя и одновременно поддерживая температурный режим неработающего в это время топливного элемента 3. В период повышенной мощности потребления запасенные в хранилищах 5 водород и кислород подаются в топливный элемент 3, где из них получают электроэнергию, а выделяющееся при этом тепло уровня 90°С через систему термостатирования 4 отводят по трубопроводам 9 потребителю. Образующаяся в топливном элементе 3 вода отделяется от остатков водорода и кислорода в сепараторах 11 и передается в хранилище воды 6. Остатки водорода и кислорода после сепараторов топливного элемента 11 выбрасываются в атмосферу.
Таким образом, предлагаемое водородное аккумулирующее устройство позволит достичь повышения надежности и энергетической эффективности водородного аккумулирующего устройства для автономных потребителей.