Бюллетень ЕАПВ "Изобретения (евразийские заявки и патенты)"
Бюллетень 09´2013

  

(11) 

018575 (13) B1       Разделы: A B C D E F G H    

(21) 

200970278

(22) 

2007.09.13

(51) 

H01M 8/02 (2006.01)
H01M 8/12
(2006.01)
H01M 4/86
(2006.01)
H01M 4/88
(2006.01)
H01G 9/02
(2006.01)
B05D 5/12
(2006.01)
B05D 3/00
(2006.01)
A01J 21/00
(2006.01)
C23C 8/00
(2006.01)

(31) 

60/844,228

(32) 

2006.09.13

(33) 

US

(43) 

2010.04.30

(86) 

PCT/US2007/019853

(87) 

WO 2008/033421 2008.03.20

(71) 

(73) ЮНИВЕРСИТИ ОФ АКРОН (US)

(72) 

Чуан Стефен С.К. (US)

(74) 

Медведев В.Н. (RU)

(54) 

КАТАЛИТИЧЕСКИЕ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ

(57) 1. Система топливного элемента с прямым электрохимическим окислением для производства энергии из органического топлива в твердом состоянии, включающая

катод, снабженный катализатором электрохимического восстановления, который промотирует формирование ионов кислорода из кислородсодержащего источника на катоде;

анодную камеру;

анод внутри указанной анодной камеры, который снабжен катализатором электрохимического окисления, причем анод находится в контакте с указанным органическим топливом в твердом состоянии, так что катализатор электрохимического окисления промотирует прямое электрохимическое окисление органического топлива в твердом состоянии в присутствии ионов кислорода для производства электрической энергии;

причем анодный катализатор представляет собой оксид Ce, оксид Ce-Zr, оксид Ce-Y, Cu, Ag, Au, Ni, Mn, Mo, Cr, V, Fe, Co, Ru, Rh, Pd, Pt, Ir, Os, перовскит или любую их комбинацию;

твердооксидный электролит, размещенный для пропускания ионов кислорода от катода к аноду, с электролитом в непрерывном контакте с анодом и катодом и с прямым электрохимическим окислением органического топлива в твердом состоянии, происходящим на аноде;

средства для подачи органического топлива в твердом состоянии в анодную камеру, при этом средства для подачи включают

изоляционную камеру;

входной клапан изоляционной камеры, расположенный между источником органического топлива в твердом состоянии и входом в указанную изоляционную камеру;

выходной клапан изоляционной камеры, расположенный между изоляционной и анодной камерами;

входной клапан продувки, сообщающийся с указанной изоляционной камерой; и

выходной клапан продувки, сообщающийся с указанной изоляционной камерой,

где средства для подачи приспособлены для подачи органического топлива в твердом состоянии к анодной камере без наличия воздуха в результате:

(a) закрытия выходного клапана изоляционной камеры и открытия входного клапана изоляционной камеры и продвижения органического топлива в анодную камеру,

(b) закрытия входного клапана изоляционной камеры для изолирования органического топлива в твердом состоянии в изоляционной камере,

(с) открытия входящего клапана продувки и выходящего клапана продувки и продувки изоляционной камеры воздухом,

(d) закрытия входного клапана продувки и выходного клапана продувки;

(e) открытия выходного клапана изоляционной камеры и продвижения органического топлива в твердом состоянии к анодной камере,

средства для удаления отходов;

средства для крепления анода, электролита и катода и

средства для отвода электричества.

2. Система топливного элемента по п.1, в которой перовскит представляет собой LaCo3,
(La1-xSrx)0,9Cr0,5Mn0,5O3-δ, Sr2Mg1-xMnxMoO6-δ, Ba1-xSrxCo1-yFeyO3-δ или La1-xAxCo1-yFeyO3-δ, где

А представляет собой Sr, Ba или Са;

причем x и y имеют значение между 0,0 и 1,0 и

δ имеет значение менее чем 1,0.

3. Система топливного элемента по п.1, в которой катод представляет собой La1-xSrxMnO3-δ, La1-xCaxMnO3, La1-xSrxFeO3, La1-xSrxCoO3, La1-xSrxCo1-yNiyO3-δ, La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ, La1-xSrxNi1-yFeyO3-δ, SrFexCoyO3-δ, Sm0,5Sr0,5CoO3, La2NiO4 или YBa2Cu3O3-δ, где

x и y находятся между 0,0 и 1,0 и

δ имеет значение менее чем 1,0.

4. Система топливного элемента по п.1, в которой электролит представляет собой (ZrO2)0,92(Y2O3)0,08, (Bi2O7)0,75(Y2O3)0,25, (La2O3)0,95(SrO)0,05, BaTh0,9Gd0,1O3, La0,8Sr0,2Ga0,8Mg0,2O3, (Ce2)0,8(GdO0,5)0,2, (ZrO2)0,9(Sc2O3)0,1, (ZrO2)0,9(Y2O3)0,1 или (ZrO2)0,87(CaO)0,13.

5. Система топливного элемента по п.1, в которой электролит представляет собой стабилизированный иттрием оксид циркония или стабилизированный скандием оксид циркония.

6. Система топливного элемента по п.1, в которой органическое топливо в твердом состоянии представляет собой кокс, уголь, графит, биомассу, полимерные материалы или любую их комбинацию.

7. Система топливного элемента по п.1, которая способна работать при температурах между 450 и 900°C.

8. Система топливного элемента по п.1, где устройство для крепления анода, электролита и катода представляет собой керамическое клеевое средство и металлическую трубу, металлическую раму, металлическую конструкцию или металлическую пластину и включает токосъемник.

9. Система топливного элемента по п.8, в которой токосъемник и металлическая труба, металлическая рама, металлическая конструкция или металлическая пластина изготовлены из Fe и Cr в качестве основных компонентов и C, Mn, P, S, Si, N, Ti и Al в качестве второстепенных компонентов.

10. Система топливного элемента по п.8, в которой керамическое клеевое средство представляет собой адгезив Aremco 571.

11. Система топливного элемента по п.1, дополнительно включающая

канал впрыскивания твердого вещества для подачи к аноду органического топлива в твердом состоянии;

впускной канал для подведения газа к катоду и

выпускной канал для удаления отходов и/или побочных продуктов.

12. Система топливного элемента по п.1, где анод представляет собой Ni, плакированный Cu, Au и/или Ag методом нанесения покрытия путем химического восстановления.

13. Система топливного элемента, включающая батарею систем топливных элементов по любому из пп.1-12.

14. Способ генерирования электрической энергии из органического топлива в твердом состоянии, включающий следующие стадии:

приготовление системы топливного элемента по любому из пп.1-13;

подача органического топлива в твердом состоянии в систему топливного элемента, так что органическое топливо в твердом состоянии находится в контакте с анодом, при этом анод является плакированным медью;

удаление отходов из системы топливного элемента;

образование ионов кислорода из кислородсодержащего источника на катоде;

перенос ионов кислорода, сформированных на катоде, к аноду через указанный твердооксидный электролит с анодными катализаторами из оксида Ce, оксида Ce-Zr, оксида Ce-Y, Cu, Ag, Au, Ni, Mn, Mo, Cr, V, Fe, Co, Ru, Rh, Pd, Pt, Ir, Os, перовскита и/или любой их комбинации;

катализирование реакции ионов кислорода с органическим топливом в твердом состоянии для прямого окисления органического топлива в твердом состоянии на аноде для получения продукта и электрической энергии.

Увеличить масштаб


наверх