TR201619990A2 - Bütünleşi̇k atik isi geri̇ kazanim ve yakit hücresi̇ si̇stemi̇ - Google Patents

Bütünleşi̇k atik isi geri̇ kazanim ve yakit hücresi̇ si̇stemi̇ Download PDF

Info

Publication number
TR201619990A2
TR201619990A2 TR2016/19990A TR201619990A TR201619990A2 TR 201619990 A2 TR201619990 A2 TR 201619990A2 TR 2016/19990 A TR2016/19990 A TR 2016/19990A TR 201619990 A TR201619990 A TR 201619990A TR 201619990 A2 TR201619990 A2 TR 201619990A2
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
fuel cell
waste heat
heat recovery
evaporator
water
Prior art date
Application number
TR2016/19990A
Other languages
English (en)
Inventor
Kinav Emrah
Güryuva Serdar
Şi̇mşek Mutlu
Original Assignee
Ford Otomotiv Sanayi As
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 Ford Otomotiv Sanayi As filed Critical Ford Otomotiv Sanayi As
Priority to TR2016/19990A priority Critical patent/TR201619990A2/tr
Priority to PCT/TR2017/050726 priority patent/WO2018125018A1/en
Publication of TR201619990A2 publication Critical patent/TR201619990A2/tr

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • B60L50/72Constructional details of fuel cells specially adapted for electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

Bu buluş, içten yanmalı motorlarda, atık ısı geri kazanım sistemi (60) ile yakıt hücresinin (41) kapalı devre bir şekilde birbirine entegre çalışmasını ve atık ısı geri kazanım sisteminde (60) kullanılan akışkan ile yakıt hücresine (41) yakıt sağlanmasını ve atık ısı geri kazanım (60) sisteminde eksilen akışkanın atık ısı geri kazanım sistemi akışkan tankından (8) tamamlanmasını sağlayan bütünleşik atık ısı geri kazanım ve yakıt hücresi sistemi (1) ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME BÜTÜNLESIK ATIK ISI GERI KAZANIM VE YAKIT HÜCRESI Teknik Alan Bu bulus, içten yanmali motorlarda, atik isi geri kazanim sistemi ile yakit hücresinin birbirine entegre çalismasini ve atik isi geri kazanim sisteminde kullanilan akiskan ile yakit hücresine yakit saglanmasini ve gerekirse atik isi geri kazanim sisteminde eksilen akiskanin, atik isi geri kazanim sistemi akiskan tankindan tamamlanmasini saglayan bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit Önceki Teknik Atik isi geri kazanim sistemleri (Waste Heat Recovery System) endüstrinin birçok alaninda kullanilmaktadir. Enerjinin kullanildigi, enerji dönüsümünün oldugu birçok alanda, yan ürün olarak isi ortaya çikmaktadir. Atik isi geri kazanim sistemi, enerji kullanimi veya dönüsümü sirasinda ortaya çikan isinin dönüstürülerek kullanimini saglamaktadir. Atik isi geri kazanim sistemleri Rankin çevrimi, Kalima çevrimi, gaz buhar çevrimi, Trilateral parlama gibi farkli çevrimlere dayali olarak çalismaktadir. Söz konusu çevrimler termodinamik çevrimlerdir. Otomotiv sektöründe de atik isi geri kazanim sistemleri kullanilmaktadir. Otomotiv alaninda kullanilan atik isi geri kazanim sistemleri genellikle içten yanmali motorlarda, motor, egzoz gazi gibi isi kaynagindan elde edilen enerjinin mekanik enerjiye çevrilmesi ve fazla enerjinin sogutma yolu ile atilmasi mantigi ile çalismaktadir. Atik isi geri kazanim sistemlerinde çevrim akiskani olarak sogutucu akiskan (refrigerant), su, etanol (ethanol), metanol (methanol) ya da su metanol karisimi gibi akiskanlar kullanilmaktadir. 8343.888 Yakit hücreleri, yakit enerjisinin elektrokimyasa] reaksiyon sayesinde dogrudan elektrik enerjisine dönüstüren, yakit ile oksitleyicinin karismadigi fakat membran üzerinden elektron transferi sayesinde elektrik enerjisi üretilmesini saglayan sistemlerdir. Elektrikli araçlar ve hibrit araçlarin yayginlasmasi ile yakit hücrelerinin otomotiv alaninda kullanimi da yayginlasmistir. Özellikle elektrik bataryalarinin kisitli ömürleri ve yüksek maliyetleri nedeni ile yakit hücreleri üzerine yapilan çalismalar gün geçtikçe artmaktadir. Otomotiv sanayinde araçlarda yakit hücreleri kullanilmaktadir. Basvuru konusu patent, içten yanmali motorlarda, atik isi geri kazanim sistemleri ile yakit hücrelerinin entegre sekilde çalistirilmasini saglayarak, verimliligin arttirilmasina yöneliktir.
Elektrik ile çalisan motorlu hibrid araçlarda, elektrik enerjisi içten yanmali motordan, frenleme aninda kinetik enerji kazanimindan, atik isi geri kazanim sisteminden veya yakit hücresinden elde edilmektedir. Atik isi geri kazanim sistemi de yakit hücresi de pompalama ve isitma sogutmaya ihtiyaç duymaktadir.
Her iki sistem içinde ayri ayri pompa, isitma sogutma ekipmanlari kullanilmaktadir. Pompa ve isitma sogutma ekipmanlarinin boyutlari büyük oldugu için, motorlu araçlarda paketleme sorunlarina neden olmaktadirlar. Her iki sistem için ayri ayri pompa ve isitma sogutma ekipmanlarinin kullanilmasi, motorlu araçlarda paketleme açisindan önemli bir teknik problem olusturmaktadii'.
Mevcut teknikte sikça rastlanan bir diger teknik problemde, her iki sistemi ayri ayri degerlendirildiginde, her iki sistem içinde de isil kayiplar, kullanilan akiskanin faz degisimi sirasinda yasanan kayiplar bulunmaktadir. Basvuru konusu patent ile söz konusu paketleme sorunlari çözülmekte ve sistemler içinde yasanan kayiplar önlenmektedir.
Mevcut teknikte isi geri kazanim sistemleri ile yakit hücrelerinin birlikte çalistirilmasina yönelik bazi uygulamalar bulunmaktadir. Teknigin bilinen enerji geri dönüsümü için gelistirilmis bir proses ve cihaz anlatilmaktadir. Söz 8343.888 konusu dokümanda, içten yanmali motor, EGR hatti bulunmakta ve jeneratörle enerji üretimi gerçeklestirilebilmektedir. patent dokümaninda, yakit hücresi entegre edilmis rankin dönüsümü içeren bir içten yanmali motor sistemi açiklanmaktadir. SÖZ konusu dokümanda, yakit hücresi çikisindan elde edilen hava çesitli islemlere tabi tutularak motor içerisine yüksek basinçla iletilmektedir. patent dokümaninda, bir temiz güç sistemi anlatilmaktadir. Söz konusu dokümanda, içten yanmali motor, yakit hücresi ve türbin bulunmaktadir. Söz konusu dokümanda, egzoz gazinin bir yakit hücresinde kullanimi ve bu sayede de egzoz gazinin atiklarinin uzaklastirilmasi ve ayni zamanda kullanisli bir sekilde güç elde edilmesi açiklanmaktadir.
Teknigin bilinen durumunda, atik isi geri kazanim ve yakit hücresinin kullanimina Söz konusu dokümanlarda atik isi geri kazanim sisteminin kullanimina yönelik bazi uygulamalar açiklanmaktadir.
Mevcut teknikte yakit hücreleri ve atik isi geri kazanim sistemleri üzerine birçok uygulama yer almaktadir. Ancak atik isi geri kazanim sistemi ile yakit hücresinin birbirine entegre sekilde çalismasina iliskin bir uygulama bulunmamaktadir. Yakit hücresi teknolojisi yeni bir teknoloji oldugu için yakit hücresinin atik isi geri kazanim sisteminin entegre edilmesine, iki sistemin kapali bir döngü içerisinde çalismasina, atik isi geri kazanim sisteminde kullanilan akiskanin, yakit hücresinde kullanilmasina yönelik uygulamalar bulunmamaktadir. Basvuru konusu patentte atik isi geri kazanim sisteminde kullanilan ve molekülünde hidrojen atomu barindiran çevrim akiskani gaz fazina getirilmekte ve gaz fazinda 8343.888 yakit hücresine iletilmektedir. Atik isi geri kazanim sisteminde kullanilan akiskan ile yakit hücresi beslenmektedir.
Bulusun Amaçlari Bu bulusun amaci, içten yanmali motorlarda, atik isi geri kazanim sistemi ile yakit hücresinin kapali devre bir sekilde birbirine entegre çalismasini saglayan bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi gerçeklestirmektir.
Bu bulusun diger amaci, atik isi geri kazanim sisteminde kullanilan akiskan ile yakit hücresine yakit saglanmasini ve atik isi geri kazanim sisteminde eksilen akiskanin atik isi geri kazanim sistemi akiskan tankindan tamamlanmasini saglayan bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi gerçeklestirmektir.
Bu bulusun diger bir amaci, atik isi geri kazanim sistemi akiskan hattinin yakit hücresine baglanarak, yakit hücresi için gereken pompalama gücünün azalmasi ve ayni zamanda atik isi geri kazanim sisteminde sogutulan akiskan miktari azaltilarak verimin arttirilmasini saglayan bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi gerçeklestirmektir.
Bu bulusun diger amaci, atik isi geri kazanim sisteminde kullanilan çevrim akiskamnin yakit hücresine gaz olarak tasinmasini ve söz konusu akiskanin yakit hücresinde gaz olarak kullanilmasini saglayan bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi gerçeklestirmektir.
Bu bulusun diger bir amaci, atik isi geri kazanim sisteminde kullanilan akiskanin içinde yakit hücresi için gerekli yakit-su oraninin saglanmasi için gerekli suyun, yakit hücresi çikisindan elde edilen su buharindan tamamlanmasini saglayan bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi gerçeklestirmektir. 8343.888 Bu bulusun bir diger amaci, atik isi geri kazanim sisteminden yakit hücresine yönlendirilen akiskan debisinin valf gibi bir kontrol elemani ile kontrol edildigi bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi gerçeklestirmektir.
Bulusun Kisa Açiklamasi Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen ilk istem ve bu isteme bagli diger istemlerde tanimlanan bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi birbirine bütünlesik hale getirilen atik isi geri kazanim sistemi ve yakit hücresi içermektedir. Basvuru konusu patent ile söz konusu iki sistem birbiri ile birlestirilmis ve kapali akis döngüleri ile birbirine entegre edilmistir. Atik isi geri kazanim sistemi, egzoz gazinin isisini kullanarak yakit hücresinde kullanilacak etanol, metanol gibi yakitlari gaz fazina dönüstürerek yakit hücresine beslemektedir. Yakit hücresinin enerji üretmesi için gerekli yakitin tamami atik isi geri kazanim sisteminden saglanmaktadir. Ayrica yakit hücresi için gerekli olan su buhari, ayni sekilde atik isi geri kazanim sistemi tarafindan saglanabilmektedir.
Atik isi geri kazanim sisteminde bulunan isi ile sisteme disaridan alinan su, buhar haline getirilmekte ve söz konusu buhar yakit hücresine verilerek dogrudan yakit hücresinde kullanilabilmektedir. Böylece yakit hücresinde isi kullanilarak yapilacak islemlerin bir kismi atik isi geri kazanim sistemindeki isi ile yapilmakta, ayni zamanda atik isi geri kazanim sisteminde sogutma için harcanan enerji azaltilmaktadir.
Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi ekli sekilde gösterilmis olup bu sekiller; Sekil 1. Bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sisteminin bir uygulamasinin sematik görünüsüdür. 8343.888 Sekillerdeki parçalar tek tek numaralandirilmis olup, bu numaralarin karsiligi hücresi sisteminin bir uygulamasinin sematik görünüsüdür. hücresi sisteminin bir uygulamasinin sematik görünüsüdür. isi geri kazanim ve yakit hücresi sisteminin bir uygulamasinin sematik görünüsüdür. sisteminin bir uygulamasinin sematik görünüsüdür. asagida verilmistir.
UI-IÄDJNHONt-IO Bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi Buharlastirici Buharlastirici genlestirici hatti Genlestirici Genlestirici yogunlastirici hatti Yogunlastirici Yogusturucu akiskan tanki hatti Akiskan tanki Tank pompa hatti . Pompa buharlastirici hatti . Güç çikis safti . Buharlastirici gaz çikis hatti . Atik isi geri kazanim ve yakit hücresi baglantisi . Regülasyon valfi . Su tanki . Su tanki pompa hatti Regülasyon valfi kullanilan bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit Su tanki ve pompasi kullanilan bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit Su tankinin atik isi geri kazanim sistemine bagli oldugu bütünlesik atik Ayirici kullanilan bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi 8343.888 26. Su pompasi 27. Su tanki hücre buharlastirici hatti 28. Su tanki buharlastirici hatti 29. Ayirici . Yakit hücresi su buhari giris hatti 40. Yakit hücresi akiskan giris hatti 41. Yakit hücresi 42. Yakit hücresi CO2 çikisi 43. Yakit hücresi hava girisi 44. Yakit hücresi hava ve su karisimi çikisi 50. Atik isi yogusturucusu - su buharlastiricisi 51. Hücre buharlastiricisi 52. Su buharlastirici hatti 60. Atik isi geri kazanim sistemi E. Egzoz gazi Bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1) ile içten yanmali motorlarda atik isi geri kazanim sistemi (60) ve yakit hücresinin (41) birbirine entegre kapali devre bir sekilde çalismasi saglanmaktadir. Bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1) ile atik isi geri kazanim sisteminde (60) kullanilan akiskan ile yakit hücresine (41) yakit saglanmasini ve atik isi geri kazanim (60) sisteminde eksilen akiskanin atik isi geri kazanim sistemi akiskan tankindan (8) tamamlanmasi saglanmaktadir.
Bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sisteminde (1) kullanilan atik isi geri kazanim sistemi (60) Rankin veya benzer bir çevrim teorisine dayanarak içten yanmali motorun gaz yolu ile veya baska bir yol ile atilan isisini güç üretmek için kullanabilen bir sistemdir. Atik isi geri kazanim sisteminde (60) birincil isi kaynagi tercihen egzoz gazidir (E). Egzoz gazi (E) içten yanmali motor egzoz manifoldu çikisindan, turbo çikisindan, egzoz arindirma sistemi (exhaust aftertreatment system, ATS) çikisindan ve\veya egzoz gazi devirdaim (exhaust 8343.888 gas recirculation, EGR) sisteminden alinabilmektedir. Ayrica, sogutma sistemi, yaglama sistemi de isi enerjisi çevrim kosullarina bagli olarak isi kaynagi olarak kullanilabilmektedir.
Bulusun bir uygulamasinda, atik isi geri kazanim sistemi (60) en az bir buharlastirici (2), en az bir genlestirici (4), en az bir yogunlastirici (6), en az bir akiskan tanki (8) ve en az bir pompa (10) içermektedir.
Akiskan tankinda (8) bulunan akiskan, pompa (10) ile çekilmektedir. Pompa (10) ile çekilen akiskan, akiskan tanki (8) ile pompa (10) arasinda bulunan tank pompa hattindan (9) ve daha sonra pompa buharlastirici hattindan (ll) geçerek buharlastiriciya (2) girmektedir. Bulusun bir uygulamasinda, buharlastirici (2) egzoz gazi (E) ile isitilmaktadir. Buharlastiricinin (2) tamami veya bir kismi egzoz gazinin (E) geçtigi bir boru ile çevrilebilmekte ve buharlastirici (2) egzoz gazi ile isitilmaktadir. Bir uygulamada ise egzoz gazi (E) buharlastiricinin (2) çok yakinindan veya üzerinden geçerek buharlastiriciyi (2) isitmaktadir. Buharlastirici (2) içten yanmali motor çalistigi sürece sicak ve isitilmis bir halde bulunmaktadir.
Buharlastirici (2) egzoz gazi (E) ile sürekli isitildigi için buharlastiriciya (2) giren akiskan burada buharlasmakta ve gaz fazina geçmektedir. Buharlastiricidan (2) gaz fazinda çikan akiskan, ihtiyaç duyulmasi halinde yakit hücresine (41) yönlendirilmekte veya yakit hücresinin (41) gaz ihtiyaci olmadigi durumda genlestiriciye (4) yönlendirilmekte veya her ikisine birden yönlendirilmektedir.
Bulusun bir uygulamasinda, buharlastiricidan (2) çikan gaz fazindaki akiskanin bir kismi genlestiriciye (4) ve bir kismi yakit hücresine (41) yönlendirilmektedir.
Buharlastiricidan (2) çikan ve gaz fazinda olan akiskan genlestiriciye (4) buharlastirici genlestirici hattindan (3) yönlendirilmektedir. Genlestiriciye (4) giren gazlar sürekli birbirine kinetik enerjilerini aktardigi için gazin hacmi genlestiricide (4) genisletilmektedir. Gaz fazindaki akiskan genlestiriciye (4) bagli güç çikis saftini (12) döndürmekte ve güç çikis saftinin (12) dönmesi ile mekanik 8343.888 bir enerji elde edilebilmektedir. Genlestiriciden (4) çikan gaz fazindaki akiskan yakit hücresine (41) ve/veya yogunlastiriciya (6) yönlendirilmektedir. Yakit hücresine (41) yönlenen gaz fazindaki akiskan, genlestirici gaz çikis hattindan (20) yakit hücresine (41) dogru yönlenerek ve atik isi geri kazanim ve yakit hücresi baglantisina (22) ilerlemektedir. Genlestiriciden (4) çikan bir kisim gazda, genlestirici yogunlastirici hattindan (5) yogunlastiriciya (6) gelmekte ve burada yogunlastirilarak sivi faza dönüstükten sonra yogunlastirici akiskan tanki hattindan (7) akiskan tankina (8) yeniden girmektedir. Böylece atik isi geri kazanim sistemi (60) içerisinde akiskan gaz fazina dönüstürülmekte, gaz fazindaki akiskanin bir kismi genlestiriciye (4) bagli güç çikis saftini (12) döndürmekte bir kisim gaz fazindaki akiskan ise yakit hücresine (41) iletilmektedir (Sekil 1).
Atik isi geri kazanim sistemi (60) akiskani olarak sogutucu akiskan (refrigerant), su, etanol (ethanol), metanol (methanol), su ethanol ya da su metanol karisimlari kullanilabilmektedir. Akiskan molekülleri içerisinde hidrojen bulundurabilir. Atik isi geri kazanim sistemi (60) akiskan] yakit hücrelerinde (41) yakit olarak kullanilabilecek içeriginde hidrojen atomu barindiran bir akiskan ethanol, metanol, ethanol su veya metanol su karisimi tercih edilmektedir.
Bulusun bir uygulamasinda, buharlastirici genlestirici hatti (3), buharlastirici gaz çikis hattina (21) baglanmaktadir. Buharlastirici gaz çikis hatti (21) ise gaz fazindaki akiskani, atik isi geri kazanim ve yakit hücresi baglantisina (22) yönlendirmektedir. Bulusun bir baska uygulamasinda genlestirici (4) çikisinda gaz fazinda olan akiskan, genlestirici (4) çikisinda, genlestirici gaz çikis hattina (20) ve oradan atik isi geri kazanim ve yakit hücresi baglantisina (22) yönlendirmektedir (Sekil 1). Böylece atik isi geri kazanim sisteminde (60) gaz fazina dönüstürülen akiskan, atik isi geri kazanim ve yakit hücresi baglantisina (22) yönlendirilmekte ve buradan da yakit hücresine (41) gaz fazinda girmektedir.
Bulusun bir uygulamasinda, atik isi geri kazanim ve yakit hücresi baglantisinda (22) tercihen regülasyon valfi (23) bulunmaktadir. Regülasyon valfi (23) ile atik 8343.888 isi geri kazanim sisteminden (60) yakit hücresine (41) yönlendirilen gaz fazdaki akiskan miktari kontrol edilmektedir. Yakit hücresinin (41) sistemi içerisindeki ihtiyaca göre regülasyon valfi (23) gaz fazindaki akiskan geçisini arttirip azaltabilmektedir (Sekil 2).
Atik isi geri kazanim sisteminde (60) yakit hücresi (41) performansina göre tercih edilen miktarda akiskan buharlastiriciya (2) kontrollü olarak pompa (10) ile pompalanmaktadir. Buharlastiricida (2) sivi haldeki akiskan süper-isinmis gaz akiskan haline getirilmektedir. Gaz akiskan, genlestiricide (4) genlestirilerek güç çikis saftindan (12) güç elde edilmekte ve genlestirici (4) çikisinda gaz ya da gaz- sivi karisimi halinde olan akiskan yogunlastiricida (6) tamamen sivi hale getirilerek akiskan tankina (8) geri gönderilmektedir. Atik isi geri kazanim sistemi (60) kapali sistemdir. Akiskan sivinin yüksek sicaklikta sürekli çalismasindan dolayi bozulmasi veya kaçak gibi bir durum olmadigi müddetçe sisteme akiskan takviyesi yapilmasi gerekmemektedir. Atik isi geri kazanim sistemi (60) toplam verimi, buharlastiricidan (2) transfer edilebilen isi, genlestiricinin (4) mekanik verimi, yogunlastiricidan (6) atilan isi ve sistemde dolasimi saglamak için kullanilan pompanin (10) pompalama gücüne baglidir. Atik isi geri kazanim sistemi (60) verimi asagidaki sekilde formüle edilmistir.
Buharlastirici _ QYagunlastirici _ PPompalama UAIGKS ”Genlestirici Q Buharlastirici Formüle de belirtilen; 77441015: Atik isi geri kazanim sistemi verimi ”Genlestiriciz Genlestirici verimi Q Buharlastirici: Buharlastiricidan elde edilen isi QYogunlastirici: Yogusturucudan atilan isi Ppompalama: Pompalama için gerekli güç göstermektedir. 8343.888 Yakit hücresine (41) gaz fazindaki akiskan, yakit hücresi buharlastiricisi sivi giris hattindan (40) anota giris yapmaktadir. Ayni zamanda, yakit hücresi hava girisinden (43) yakit hücresi (41) katoduna hava girisi olmaktadir. Yakit hücresi (41) içerisinde, yakit olarak kullanilan akiskanin kimyasal enerjisi, bir dizi kimyasal reaksiyon ile ortaya çikan pozitif sarjli hidrojen iyonlari ile oksijenin reaksiyonu sonucu elektron salinimi saglanmakta ve bu sayede elektrik enerjisi üretilmekte ve araç için kullanilmaktadir. Yakit hücresinde (41) gerçeklesen reaksiyonlar sonucunda, anottan karbondioksit (C02) yakit hücresi C02 çikisindan (42) çikmakta ve katottan ise hava ve su (H20) yakit hücresi hava ve su karisimi çikisindan (44) çikmaktadir.
Yakit hücresinin (41) elektrik bataryalarindan en önemli farki disaridan sürekli yakit ve oksijen kaynagi (hava) ihtiyacina sahip olmasidir. Bataryalarda, elektro mekanik güç üretilmesi için gereken materyaller, batarya içinde barindirilmaktadir. Yakit hücreleri (41) yakit ve oksijen kaynagi saglandigi müddetçe sürekli elektrik enerjisi üretebilme yetenegine sahiptirler.
Yakit hücresi (41) türüne bagli olarak, sivi ya da gaz halinde, belli oranda yakit (methanol vb.) ve su karisimina ihtiyaç duymaktadir. Belli orandaki methanol ve su karisimi yakit hücresinde (41) yakit olarak kullanilmaktadir. Yakit hücresinin (41) toplam verimi, kimyasal reaksiyonun verimine, pompalama güç ihtiyacina ve kullaniliyorsa buharlasma için harcanan isi enerjisine baglidir.
(QYakit _ PPompalama _ QBuharlastirma) ”Yakit H ücresi ”Kimyasal Q nlû'myasal: Kimyasal reaksiyon verimi QYakit: Yakit iç enerjisi 8343.888 P PompalamazPompalama için gereken güç Buharlastirma göstermektedir.
Bulusun bir uygulamasinda, bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1) su sekilde çalismaktadir. Atik isi geri kazanim sisteminde (60) metanol veya etanol benzeri bir akiskan kullanilmaktadir. Akiskan, akiskan tankindan (8) pompa (10) araciligi ile buharlastiriciya (2) pompalanmaktadir. Akiskan buharlastiricida (2) tercihen metanol gazina dönüstürüldükten sonra, metanol gazinin bir kismi buharlastirici gaz çikis hattindan (21) veya genlestirici gaz çikis hattindan (20) regülasyon valfine (23) yönlendirilmektedir. Regülasyon valfi (23) yakit hücresi (41) için gerekli gaz metanol akisini tercih edilen oranda düzenleyerek yakit hücresi buharlastiricisi sivi giris hattina (40) vermekte ve gaz metanol yakit hücresi (41) anoduna beslenmektedir. Yakit hücresi (41) için gerekli yakit, gaz fazindaki akiskan (gaz metanol) ile saglanmakta, gaz metanol anot ve katot arasindaki reaksiyonda kullanilarak yakit hücresi (41) çalistirilmaktadir. Yakit hücresinin (41) çalismasi için gerekli gaz fazindaki akiskan tamamen atik isi geri kazanim sisteminden (60) saglanabilmektedir (Sekil Bulusun bir uygulamasinda, yakit hücresi (41) en az bir hücre buharlastiricisi (51) içermektedir. Hücre buharlastiricisi (51) bir su tankina (24) baglidir ve su pompasi (26) ile su tankinda (24) bulunan su (H20) hücre buharlastiricisina (51) pompalanmaktadir. Su tanki (24) ile su pompasi (26) arasinda su tanki pompa hatti (25) bulunmaktadir. Su pompasi (26) ile hücre buharlastiricisi (51) arasinda su tanki hücre buharlastirici hatti (27) bulunmaktadir. Su pompasi (26), su tankinda (24) bulunan suyu, su tanki hücre buharlastirici hatti (27) üzerinden hücre buharlastiricisina (51) pompalamaktadir. Böylece yakit hücresi (41) için gerekli su, su tankindan (24) saglanmakta ve hücre buharlastiricisinda (51) buharlastirilarak tercihen yakit hücresi buharlastiricisi sivi giris hattindan (40) gaz metanol ile birlikte anot girisine verilmektedir (Sekil 3). 8343.888 Bulusun bir uygulamasinda, atik isi geri kazanim sistemi (60) en az atik isi yogusturucusu - su buharlastiricisi (50) içermektedir. Atik isi yogusturucusu - su buharlastiricisi (50) tercihen genlestirici (4) ile yogunlastirici (6) arasinda bulunmaktadir. Atik isi yogusturucusu - su buharlastiricisi (50) atik isi geri kazanim sisteminin fazla isi enerjisini suya aktararak buharlastirrna islemini yapmaktadir. Atik isi yogusturucusu - su buharlastiricisi (50) tercihen su tanki buharlastirici hatti (28) baglanmaktadir. Su tankindan (24) atik isi yogusturucusu - su buharlastiricisina (50) su pompalanabilmektedir. Bu uygulamada, yakit hücresi (41) için gerekli su buhari, atik isi geri kazanim sistemi (60) içerisindeki atik isi yogusturucusu - su buharlastiricisi (50) ile saglanmakta ve atik isi su buharlastirici hatti (52) üzerinde yakit hücresi (41) beslenmektedir. Böylece yakit hücresi (41) için gerekli su buhari, atik isi geri kazanim sistemi (60) içerisinde bulunan atik isi yogusturucusu - su buharlastiricisi (50) buharlastirilarak tercihen yakit hücresi buharlastiricisi sivi giris hattindan (40) gaz metanol ile birlikte anot girisine verilmektedir (Sekil 4). Böylece yakit hücresi (41) için gerekli su buhari da gaz metanol ile birlikte atik isi geri kazanim sisteminde (60) saglanarak yakit hücresine (41) verilmektedir.
Bulusun bir uygulamasinda, yakit hücresi (41) içerisine veya yakit hücresi (41) disina entegre edilen en az bir ayirici (29) bulunmaktadir (Sekil 5). Ayrici (29), yakit hücresi hava ve su karisimi çikisi (44) ile yakit hücresi buharlastiricisi sivi giris hatti (40) arasinda bulunmaktadir. Ayirici (29) ile yakit hücresi buharlastiricisi sivi giris hatti (40) arasinda yakit hücresi su buhari giris hatti (30) bulunmaktadir. Ayrici (29), yakit hücresi hava ve su karisimi çikisindan (44) gelen hava su karisimini ayirarak suyu (H20) yakit hücresi buharlastiricisi sivi giris hattina (40) yakit hücresi su buhari giris hatti (30) üzerinden beslemektedir.
Böylece yakit hücresi (41) kullanimi sirasinda atik olarak olusan hava su karisimi ayirici (29) tarafindan ayristirilarak yeniden yakit hücresinde (41) kullanilmaktadir (Sekil 5). 8343.888 Bulus konusu bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1) ile içten yanmali motorlarda atik isi geri kazanim sistemi (60) ve yakit hücresi (41) birbirine entegre kapali devre bir sekilde çalismasi saglanmaktadir. Bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1) ile atik isi geri kazanim sisteminde (60) kullanilan akiskan, yakit hücresinde (41) kullanilabilen özellikler seçilmekte ve tercihen etanol veya mctanol benzeri bir akiskan kullanilmaktadir.
Atik isi geri kazanim sisteminde (60) sogutucu olarak kullanilan akiskan, egzoz gazi (E) ile buharlastirilarak gaz fazina dönüstürülmekte ve yakit hücresine (41) gaz fazinda beslenmektedir. Yakit hücresinde (41) kullanilan yakitin tamami atik isi geri kazanim sisteminde (60) kullanilan akiskanin gaz fazina dönüstürülerek yakit hücresine (41) verilmesi ile saglanmaktadir. Ayrica atik isi geri kazanim sisteminde (60) egzoz gazi ile buharlastirilan su, yakit hücresine (41) su buhari olarak beslenebilmektedir. Böylece birbirinden bagimsiz sistemler olan atik isi geri kazanim sistemi (60) ve yakit hücresi (41) birbirleri ile bütünlesik olarak kapali sistem haline getirilmektedir. Yakit hücresi (41) suyu buharlastirmak için ve/Veya kullanacagi yakiti gaz fazina dönüstürmek için ek enerji harcamamaktadir.
H [1 mi

Claims (10)

ISTEMLER
1. Atik isi geri kazanim sisteminde (60) kullanilan içerisinde hidrojen bulunan akiskan ile yakit hücresine (41) yakit saglayan ve atik isi geri kazanim sisteminde (60) eksilen akiskanin atik isi geri kazanim sistemi akiskan tankindan (8) tamamlanmasini saglayan; - tercihen egzoz gazindan (E) saglanan isiyi kullanan en az bir atik isi geri kazanim sistemi (60), - en az bir anot ve en az katot içeren bir yakit hücresi (41) içeren, - atik isi geri kazanim sistemi (60) içerisindeki sivi haldeki akiskani, tercihen egzoz gazi (E) ile isitarak süper-isinmis gaz akiskan haline getiren buharlastirici - buharlastiricidan (2) çikan gaz akiskani genlestiren en az bir genlestirici (4), -buharlastirici (2) veya genlestirici (4) çikisina bagli olan, buharlastirici (2) veya genlestiriciden (4) çikan gaz akiskani düzenleyerek akiskan miktarini kontrol eden, yakit hücresinin (41) içerisindeki ihtiyaca göre, atik isi geri kazanim sisteminden (60) yakit hücresine (41) yönlendirilen gaz fazdaki akiskan geçisini arttirip azaltabilen regülasyon valfi (23), -regülasyon valfi (23) ile yakit hücresi (41) anodu arasinda bulunan, regülasyon valfinden (23) gelen gaz akiskanin yakit hücresi (41) anoduna iletilmesini saglayan yakit hücresi buharlastiricisi sivi giris hattina (40) ile karakterize edilen bir bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1).
2. Yakit hücresi (41) içerisinde veya disarisinda bulunan, yakit hücresi hava ve su karisimi çikisindan (44) gelen hava su karisimi ayiran ayirici (29) ve ayirici (29) ile yakit hücresi buharlastiricisi sivi giris hatti (40) arasinda bulunan, ayiricidan (29) gelen su buharini yakit hücresi buharlastiricisi sivi giris hattina (40) baglayarak yakit hücresi (41) içerisine ileten yakit hücresi su buhari giris hatti (30) ile karakterize edilen istem 1, deki gibi bir bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1).
3. En az bir buharlastirici (2), en az bir genlestirici (4), en az bir yogunlastirici (6), en az bir akiskan tanki (8), en az bir pompa (10) ve tercihen en az bir atik isi yogusturucusu - su buharlastiricisi (50) ve güç çikis safti (12) içeren atik isi geri kazanim sistemi (60) ile karakterize edilen istem 1” deki gibi bir bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1).
4. Gaz fazindaki akiskanin regülasyon valfine (23) iletilmesini saglayan, genlestirici (4) ile regülasyon valfi (23) arasinda bulunan genlestirici gaz çikis hatti (20) ve buharlastirici (2) ile regülasyon valfi (23) arasinda bulunan buharlastirici gaz çikis hatti (21) ile karakterize edilen istem 3' deki gibi bir bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1).
5. Sogutma akiskani olarak içerisinde hidrojen bulunduran su, metanol, etanol ve bunlarin su ile karisimlari kullanilan atik isi geri kazanim sistemi (60) ile karakterize edilen istem 1” deki gibi bir bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1).
6. En az bir yakit hücresi CO2 çikisi (42), en az bir yakit hücresi hava girisi (43), en az bir yakit hücresi hava ve su karisimi çikisi (44) içeren, atik isi geri kazanim sisteminde (60) kullanilan gaz fazindaki akiskanin ile çalisabilen yakit hücresi (41) ile karakterize edilen istem 1” deki gibi bir bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1).
7. Su pompasinin (26) ilettigi suyu buharlastirarak yakit hücresi buharlastiricisi sivi giris hattina (40) yönlendiren hücre buharlastiricisi (51) içeren yakit hücresi (41) ile karakterize edilen istem 6” daki gibi bir bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1).
8. Hücre buharlastiricisina (51) bagli bir su tanki (24), su tankina (24) bagli su pompasi (26), su tanki (24) ile su pompasi (26) arasinda bulunan su tanki pompa hatti (25) ve su pompasi (26) ile hücre buharlastiricisi (51) arasinda bulunan su 8343.888 tanki hücre buharlastirici hatti (27) ile karakterize edilen istem 1, deki gibi bir bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1).
9. Genlestirici (4) ile yogunlastirici (6) arasinda bulunan atik isi yogusturucusu - su buharlastiricisi (50) ve atik isi yogusturucusu - su buharlastiricisi (50) ile hücre buharlastiricisi (51) arasinda veya yakit hücresi buharlastiricisi sivi giris hattina (40) baglanan atik isi su buharlastirici hatti (52) ile karakterize edilen istem 1, deki gibi bir bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1).
10. Atik isi geri kazanim sistemi (60) içerisinde bulunan, su tankindan (24) gelen suyu buharlastirarak yakit hücresi buharlastiricisi sivi giris hattina (40) vererek yakit hücresi (41) için gerekli su buharini saglayan atik isi yogusturucusu - su buharlastiricisi (50) ile karakterize edilen istem 9` daki gibi bir bütünlesik atik isi geri kazanim ve yakit hücresi sistemi (1)
TR2016/19990A 2016-12-29 2016-12-29 Bütünleşi̇k atik isi geri̇ kazanim ve yakit hücresi̇ si̇stemi̇ TR201619990A2 (tr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2016/19990A TR201619990A2 (tr) 2016-12-29 2016-12-29 Bütünleşi̇k atik isi geri̇ kazanim ve yakit hücresi̇ si̇stemi̇
PCT/TR2017/050726 WO2018125018A1 (en) 2016-12-29 2017-12-29 Integrated heat waste recovery and fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2016/19990A TR201619990A2 (tr) 2016-12-29 2016-12-29 Bütünleşi̇k atik isi geri̇ kazanim ve yakit hücresi̇ si̇stemi̇

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR201619990A2 true TR201619990A2 (tr) 2018-07-23

Family

ID=61521804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2016/19990A TR201619990A2 (tr) 2016-12-29 2016-12-29 Bütünleşi̇k atik isi geri̇ kazanim ve yakit hücresi̇ si̇stemi̇

Country Status (2)

Country Link
TR (1) TR201619990A2 (tr)
WO (1) WO2018125018A1 (tr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109585963B (zh) * 2018-11-30 2021-12-21 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 废旧锂离子电池电解液回收处理方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1468461A2 (en) * 2002-01-25 2004-10-20 Questair Technologies, Inc. High temperature fuel cell power plant
KR20090086583A (ko) * 2006-11-08 2009-08-13 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 개질기, 개질 유닛 및 연료 전지 시스템
WO2009046269A2 (en) * 2007-10-03 2009-04-09 Parker Hannifin Corp. Fuel cell/battery thermal management system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018125018A1 (en) 2018-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9790815B2 (en) Method for operating a thermodynamic cycle, and thermodynamic cycle
US20050262842A1 (en) Process and device for the recovery of energy
CN104727912B (zh) 用于回收来自内燃机的废热的系统
RU2561755C2 (ru) Способ работы и устройство газотурбинной установки
JP7657434B2 (ja) メタノール改質と高効率な膜分離との連結に基づくコンパクト型船舶用炭素回収のシステム、方法及び応用
CN102456897B (zh) 燃料电池电热冷联供系统
Akgun et al. Development of a smart powering system with ammonia fuel cells and internal combustion engine for submarines
KR20130026495A (ko) 선박용 탈질 시스템 및 이를 구비한 선박 그리고 선박용 탈질 시스템의 제어 방법
US20180171870A1 (en) Electrocatalytic system for reducing pullution and fuel consumption
CN103026021A (zh) 船舶用脱硝系统及设有该系统的船舶
WO2012060739A1 (ru) Способ работы газотурбинной установки
KR20140085001A (ko) 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감시스템
CN105895936A (zh) 一种分布式非燃烧型恒温增压发电系统
Al-Hamed et al. A novel ammonia molten alkaline fuel cell based integrated powering system for clean rail transportation
RU129998U1 (ru) Комбинированная парогазотурбинная установка на продуктах гидротермального окисления алюминия
JP2014095370A (ja) タービン設備及び発電設備
WO2010084525A1 (ja) ハイブリッド発電システム
CN105569872A (zh) 采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收系统
JP2010509734A (ja) 燃料電池電源ユニットの水分平衡を向上させるための方法および装置
US20190301310A1 (en) Vehicle with system for recovering waste heat
TR201619990A2 (tr) Bütünleşi̇k atik isi geri̇ kazanim ve yakit hücresi̇ si̇stemi̇
JP2009185625A (ja) 内燃機関の燃料改質および廃熱回収装置と、燃料改質および廃熱回収方法
KR102184353B1 (ko) 연료전지 입구측 압력 조절 기능을 구비한 양방향 수전해 시스템
GB2458112A (en) Heat and Process Water Recovery System
JP2024132659A (ja) 固体酸化物形電解セルシステム