RU98111618A

RU98111618A - Высокотемпературный электрохимический генератор для углеводородного топлива (варианты) и система топливных элементов с плоским твердым оксидным электролитом для прямого преобразования химической энергии углеводородного топлива в электрическую энергию

Info

Publication number: RU98111618A
Application number: RU98111618/09A
Authority: RU
Inventors: Майкл С. Хсу
Original assignee: Зтек Копэрейшн
Priority date: 1995-11-14
Filing date: 1996-11-08
Publication date: 2000-06-20

Claims

1. Высокотемпературный электрохимический конвертер для углеводородного топлива, содержащий электролитный слой, на одной стороне которого расположен топливный электрод, а на другой стороне - окислительный электрод, соединитель, имеющий противоположные контактные поверхности для обеспечения электрического соединения смежных с ним электродов, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из его составных частей, а именно: соединитель, одна из контактных поверхностей соединителя, топливный электрод и окислительный электрод, выполнена из композиции, не содержащей лантан и содержащей, по меньшей мере, оксид хрома и оксид другого металла из группы, к которой относятся оксид бериллия, оксид магния, оксид кальция, оксид стронция, оксид бария и оксид радия.

2. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что он представляет собой топливный элемент.

3. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что оксидом хрома является Cr₂O₃.

4. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что одним из оксидов металлов в составе композиции является MgO.

5. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что в композицию дополнительно входит Al₂O₃.

6. Электрохимический конвертер по п. 5, отличающийся тем, что молярное содержание Al₂O₃ в композиции составляет менее 50%.

7. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что из композиции выполнена, по меньшей мере, одна из контактных поверхностей соединителя.

8. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что топливный электрод и/или участок соединителя, обращенный к упомянутому топливному электроду, выполнен из композиции, содержащей NiO.

9. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит средство введения в него углеводородного топлива содержащего серу для выработки электрического тока за счет электрохимической реакции при рабочей температуре, по меньшей мере, около 600°С.

10. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен средством введения в него жидкого углеводородного топлива и средством осуществления испарения, по меньшей мере, части жидкого топлива внутри конвертера во время его работы или средством осуществления испарения, по меньшей мере, части жидкого топлива вне конвертера во время его работы при рабочей температуре, по меньшей мере, около 600^oС.

11. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен средством осуществления внутри конвертера реформинга углеводородного топлива в произвольные реагенты, например CO и H₂, и имеет рабочую температуру, по меньшей мере, около 600°С.

12. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит средство осуществления реформинга углеводородного топлива в производные реагенты, например, CO и H₂, с использованием выделяющейся во время его работы при температуре, по меньшей мере, около 600°С, теплоты.

13. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит средство осуществления, по меньшей мере, частичного реформинга углеводородного топлива в производные реагенты, включающие в себя CO или H₂, с использованием продукта окисления топлива, который содержит, например, CO₂ и H₂O, образующегося при работе конвертера при температуре, по меньшей мере, около 600^o.

14. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что конвертер дополнительно содержит средство улавливания CO₂ из продукта окисления топлива, содержащего CO₂, образующегося во время работы конвертера.

15. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит средство введения углеводородного топлива в контакт с топливным электродом и введения окислителя, содержащего кислород, который во время работы конвертера, например, на этапе его запуска, по меньшей мере, частично преобразует углеводородное топливо в производные реагенты, содержащие CO и H₂, в контакт с окислительным электродом.

16. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что он является топливным элементом, содержащим твердый оксидный плоский электролитный слой.

17. Электрохимический конвертер по п. 1, отличающийся тем, что слой электролита состоит из ряда электролитных пластин, у каждой из которых на одной стороне расположен топливный электрод, а на другой стороне - окислительный электрод, и соединитель состоит из ряда соединительных пластин, обеспечивающих электрическое соединение смежных с ним электродов, соединительные пластины и электролитные пластины чередуются друг с другом, образуя вместе топливную батарею.

18. Высокотемпературный электрохимический конвертер для углеводородного топлива, содержащий электролитный слой, на одной стороне которого расположен топливный электрод, а на другой стороне - окислительный электрод, соединитель, имеющий противоположные контактные поверхности для обеспечения электрического соединения смежных с ним электродов, средство введения топлива в контакт с топливным электродом и введения окислителя в контакт с окислительным электродом, отличающийся тем, что топливный электрод выполнен из композиции, содержащей оксид хрома.

19. Электрохимический конвертер по п. 18, отличающийся тем, что он является топливным элементом, содержащим твердый оксидный электролитный слой.

20. Электрохимический конвертер по п. 18, отличающийся тем, что оксидом хрома является Cr₂O₃.

21. Электрохимический конвертер по п. 18, отличающийся тем, что в упомянутую композицию дополнительно входит оксид другого металла из группы, в которую входят оксид бериллия, оксид магния, оксид кальция, оксид стронция, оксид бария и оксид радия.

22. Электрохимический конвертер по п. 18, отличающийся тем, что композиция дополнительно содержит Al₂O₃.

23. Электрохимический конвертер по п. 22, отличающийся тем, что молярное содержание Al₂O₃ в композиции составляет менее 50%.

24. Система топливных элементов с плоским твердым оксидным электролитом для прямого преобразования химической энергии углеводородного топлива в электрическую энергию, содержащая: ряд твердых электролитных пластин, у которых на одной стороне расположен топливный электрод, а на другой стороне - окислительный электрод, ряд соединительных пластин, имеющих противоположные контактные поверхности, обеспечивающие электрическое соединение смежных электродов, чередующихся с электролитными пластинами, образуя вместе топливную батарею, средство введения углеводородного топлива в контакт с топливным электродом и введения окислителя в контакт с окислительным электродом, средство извлечения электрической энергии из топливной батареи, отличающаяся тем, что топливный электрод выполнен из композиции, содержащей оксид хрома.

25. Система топливных элементов по п. 24, отличающаяся тем, что оксидом хрома является Cr₂O₃.

26. Система топливных элементов по п. 24, отличающаяся тем, что композиция, содержащая оксид хрома, дополнительно содержит оксид щелочного металла.

27. Система топливных элементов по п. 24, отличающаяся тем, что композиция, содержащая оксид хрома, дополнительно содержит оксид магния MgO.

28. Система топливных элементов по п. 24, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит оксид алюминия Al₂O₃.

29. Система топливных элементов по п. 28, отличающаяся тем, что молярное содержание Al₂O₃ в композиции составляет менее 50%.

30. Высокотемпературный электрохимический конвертер для углеводородного топлива, содержащий: электролитный слой, на одной стороне которого расположен топливный электрод, а на другой стороне - окислительный электрод, соединитель, имеющий противоположные контактные поверхности для обеспечения электрического соединения смежных с ним электродов, отличающийся тем, что соединитель и/или контактные поверхности соединителя, выполнен из композиции, не содержащей лантан и содержащей оксид хрома и оксид другого металла из группы, к которой относятся оксид бериллия, оксид магния, оксид кальция, оксид стронция, оксид бария и оксид радия.

31. Электрохимический конвертер по п. 30, отличающийся тем, что оксидом хрома является Cr₂O₃.

32. Электрохимический конвертер по п. 30, отличающийся тем, что соединитель выполнен из композиции, содержащей оксид хрома и оксид магния MgO.

33. Электрохимический конвертер по п. 30, отличающийся тем, что в композицию дополнительно входит оксид алюминия Al₂O₃.

34. Электрохимический конвертер по п. 54, отличающийся тем, что молярное содержание Al₂O₃ в композиции составляет менее 50%.

35. Электрохимический конвертер по п. 30, отличающийся тем, что контактные поверхности соединителя выполнены из композиции, и что оксидом металла является оксид магния MgO.

36. Высокотемпературный электрохимический конвертер для углеводородного топлива, содержащий: электролитный слой, на одной стороне которого расположен топливный электрод, а на другой стороне - окислительный электрод, соединитель, имеющий противоположные контактные поверхности для обеспечения электрического соединения смежных с ним электродов, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из его составных частей, а именно: соединитель, одна из контактных поверхностей соединителя, топливный электрод и окислительный электрод, выполнена из композиции, не содержащей лантан и содержащей, по меньшей мере, хром и другой металл из группы, к которой относятся бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий.

37. Электрохимический конвертер по п. 36, отличающийся тем, что он представляет собой топливный элемент.

38. Электрохимический конвертер по п. 36, отличающийся тем, что в композицию дополнительно входит алюминий.

39. Электрохимический конвертер по п. 38, отличающийся тем, что молярное содержание алюминия в композиции составляет менее 50%.