(57) Реферат / Формула:
Многослойная прокладка, которую используют в системе батареи ТЭ для обеспечения гибкого, при этом электроизолирующего соединения между монтажными соединительными узлами системы.
Евразийское (2D 201691965 (13) А1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. H01M8/02 (2006.01)
2017 0428 H01M8/04 (2006.01)
H01M8/12 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2015.03.30
(54) ТРЁХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ПРОКЛАДКА ДЛЯ БЛОКА ТОТЭ
(31) (32) (33)
(86) (87) (71)
(72)
(74)
14163492.3
2014.04.04
PCT/EP2015/056855
WO 2015/150306 2015.10.08
Заявитель:
ХАЛЬДОР ТОПСЁЭ А/С (DK)
Изобретатель:
Киильстофте Ханзен Ларс, Клитхольм Кливер Зёрен, Хайредаль-Клаузен Томас, Эрикструп Нильс, Рефслунд Нильсен Мартин (DK)
Представитель: Беляева Е.Н. (BY)
(57) Многослойная прокладка, которую используют в системе батареи ТЭ для обеспечения гибкого, при этом электроизолирующего соединения между монтажными соединительными узлами системы.
Высокотемпературная п
Вы со котем перату рная
Трехслойная электроизоляционная прокладка для блока ТОТЭ
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к прокладке для системы батареи
твердооксидных элементов (ТЭ), в частности, для системы батареи
твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) или системы батареи
твердооксидного электролизера (ТОЭ).
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже описана структура батареи твердооксидных элементов относительно топливных элементов. Однако топливные элементы могут также работать в "обратном режиме" и, таким образом, функционировать как электролизеры.
Твердооксидный топливный элемент (ТОТЭ) включает твердый электролит, который обеспечивает перенос электричества ионами кислорода, катод, на котором из кислорода образуются ионы кислорода, и анод, где происходит окисление водорода. Общей реакцией, происходящей в ТОТЭ, является электрохимическое взаимодействие водорода и кислорода, при этом вырабатываются электроэнергия, тепло и вода. Для получения необходимого водорода анод, как правило, обладает каталитической активностью для парового риформинга углеводородов, в частности, природного газа, в результате чего вырабатываются водород, диоксид углерода и монооксид углерода. Паровой риформинг метана, основного компонента природного газа, может быть описан следующими уравнениями:
СН4 + Н20-^ СО + ЗН2
СН4 + С02 -> 2СО + 2Н2
СО + Н20 -> С02 + Н2
В ходе функционирования твердооксидного топливного элемента в его катодную зону осуществляют подачу окислителя, такого как воздух. В анодную зону топливного элемента подают топливо, например, водород. В качестве альтернативы, в анодную зону подают углеводородное топливо, например, метан,
где происходит его конверсия в водород и оксиды углерода с помощью вышеприведенных реакций. Водород проходит через пористый анод и на границе раздела анод/электролит вступает в реакцию с ионами кислорода, полученными на катодной стороне, которые диффундировали через электролит. Ионы кислороды получают на катодной стороне при подаче электронов из внешней электрической цепи элемента.
Для получения большего напряжения несколько элементов собирают в батарею, при этом их соединяют с помощью интерконнекторов. Интерконнекторы выступают в качестве газонепроницаемого барьера для разделения анодной (топливной) и катодной (где происходит подача воздуха/кислорода) сторон расположенных рядом элементов, при этом интерконнекторы обеспечивают электрическую проводимость между расположенными рядом элементами, т.е. между анодом одного элемента, где имеется избыток электронов, и катодом расположенного рядом элемента, где имеется недостаток электронов для процесса восстановления. Также, как правило, в интерконнекторах имеется несколько каналов для потока топливного газа с одной стороны интерконнектора и окислительного газа с другой стороны. Для оптимизации функционирования батареи ТОТЭ ряд параметров, положительно влияющих на функционирование батареи, должен быть увеличен до максимума, при этом не должно быть нежелательных последствий для ряда соответствующих параметров, отрицательно влияющих на функционирование батареи, который должен быть снижен до минимума. Вот некоторые из этих параметров:
ПАРАМЕТРЫ, КОТОРЫЕ ДОЛЖНЫ ПАРАМЕТРЫ, КОТОРЫЕ ДОЛЖНЫ
БЫТЬ УВЕЛИЧЕНЫ ДО
БЫТЬ СНИЖЕНЫ ДО МИНИМУМА
МАКСИМУМА
- Эффективность использования
- Себестоимость
топлива
- Габариты конструкции
- Энергоэффективность
- (температура, до необходимой точки)
- Срок годности
- время производства
- интенсивность отказов
- количество компонентов
- Паразитные потери (при нагреве, охлаждении, в устройствах нагнетания воздуха)
Почти все вышеперечисленные параметры являются взаимозависимыми, что означает, что изменение одного параметра влияет на другие. Некоторые взаимозависимости между характеристиками газового потока в топливных элементах и вышеперечисленными параметрами указаны ниже:
Эффективность использования топлива:
Каналы, которые находятся с топливной стороны интерконнектора, должны иметь конструкцию, обеспечивающую поступление равных количеств топлива в каждый элемент в батарее, т.е. в топливной стороне батареи не должно быть сокращающих отрезков пути потока.
Паразитные потери:
При разработке конструкции каналов технологического газа в батарее ТОТЭ и ее отдельных топливных элементов следует стремиться к уменьшению потерь давления в зависимости от объема потока, по меньшей мере, со стороны подачи воздуха и, по возможности, с топливной стороны интерконнектора, что приведет к снижению паразитных потерь в нагнетательных устройствах.
Энергоэффективность:
Интерконнектор обеспечивает электрическую проводимость между анодным и катодным слоями расположенных рядом элементов. Таким образом, для уменьшения внутреннего сопротивления электропроводящие контактные точки (далее именуемые для простоты "контактные точки") интерконнектора должны иметь конструкцию, обеспечивающую надлежащий контакт с электродами (анодом и катодом), контактные точки не должны быть расположены на большом расстоянии одна от другой (из-за этого току придется проходить большее расстояние по электроду, вследствие чего происходит увеличение внутреннего сопротивления).
Срок годности:
Срок годности (для интерконнектора) зависит, помимо прочего, от равномерного распределения потока, как с топливной стороны, так и со стороны подачи воздуха интерконнектора, от наличия в конструкции небольшого количества компонентов, а также от наличия равномерного защитного покрытия на материалах.
С ебестоимость:
Затраты, связанные со стоимостью интерконнекторов, могут быть снижены путем отказа от использования дорогостоящих материалов, путем уменьшения времени производства интерконнектора и снижения потерь материала.
Габариты конструкции:
Общие габариты батареи топливных элементов могут быть снижены, когда конструкция интерконнектора обеспечивает эффективное использование активной зоны элемента. Объем малоэффективных зон с низким расходом потока топлива или воздуха должен быть уменьшен, а объем неиспользуемых зон для герметизирующих поверхностей должен быть минимизирован.
Температура:
Температура должна быть достаточно высокой для осуществления каталитической реакции в элементе, при этом она не должна подниматься выше определенного уровня для того, чтобы предотвратить быструю порчу компонентов элемента. Таким образом, конструкция интерконнектора должна способствовать равномерному распределению температуры, при этом обеспечивается высокая средняя температура, не превышающая максимально допустимый уровень.
Время производства.
Время, затрачиваемое на производство самого интерконнектора, должно быть снижено до минимума, конструкция интерконнектора также должна способствовать быстрой сборке всей батареи. В целом, если конструкция интерконнектора обеспечивает устранение какого-либо компонента конструкции батареи, может быть достигнуто снижение времени производства батареи.
Интенсивность отказов.
Методы производства интерконнекторов, а также материалы, используемые при производстве интерконнекторов, должны обеспечивать низкую интенсивность отказов и низкую частоту повреждений интерконнекторов (таких, например, как наличие ненужных отверстий в газонепроницаемом материале интерконнектора, неравномерность толщины материала интерконнектора или колеблющиеся характеристики материала интерконнектора). Также, интенсивность отказов батареи элементов в сборе может быть снижена, когда конструкция интерконнектора обеспечивает снижение общего количества компонентов, предназначенных для сборки, а также обеспечивает снижение площади герметизирующих поверхностей.
Количество компонентов.
Помимо уменьшения частоты отказов и снижения времени сборки снижение количества необходимых компонентов приводит к снижению стоимости.
Распределение потоков анодного и катодного газа в батарее ТОТЭ обеспечивается с помощью общей системы трубопроводов для каждого из двух технологических газов. Системы трубопроводов могут быть внешними или внутренними. С помощью системы трубопроводов осуществляется подача технологических газов в отдельные слои батареи ТОТЭ с использованием каналов, направленных в каждый слой. Как правило, каналы располагаются в одном слое повторяющихся элементов, составляющих батарею ТОТЭ, т.е. в промежуточных модулях или в интерконнекторе.
При функционировании батареи ТЭ необходимо обеспечить систему подсоединения к батарее. По меньшей мере, необходимо обеспечить подсоединения для технологического газа и электросоединения. Для системы подсоединений для технологического газа используют патрубки и трубопроводы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения необходимо использование прокладок при подсоединении патрубков и трубопроводов к батарее ТЭ.
Так как функционирование батарей ТЭ происходит при высоких температурах, зачастую при температурах более 700°С, такие прокладки должны быть способны выдерживать множественные термические циклы и при этом обеспечивать герметичность. Для батарей ТЭ должна быть обеспечена возможность последовательного соединения, а также возможность работы в "плавающем" режиме, т.е. без заземления всех батарей. Таким образом, прокладки должны также обеспечивать электрическую изоляцию.
В документе US2005266288 описан генератор твердооксидного топливного элемента, который содержит батареи полых, удлиненных в осевом направлении топливных элементов с открытой верхней частью, камеру входного отверстия для подачи окислителя, камеру подачи топлива, камеру сгорания для сжигания прореагировавшего окислителя/израсходованного топлива; и, при необходимости, камеру рециркуляции топлива, расположенную под камерой сгорания, при этом камера рециркуляции топлива частично определяется для позиционирования топливного элемента, причем все эти элементы расположены внутри внешнего корпуса генератора, при этом прокладка топливного элемента имеет многослойную структуру, включающую, по меньшей мере, эластичный волокнистый слой подложки и прочный, при этом гибкий, плетеный слой, который может содержать частицы катализатора, напротив камеры сгорания, при этом катализатор (в случае его использования) обладает активностью для дальнейшего окисления отработанного топлива и защиты открытой верхней части (37) топливных элементов.
В документе US2006121327 описана батарея твердооксидных топливных элементов, содержащая множество компонентов, где между ними расположены электропроводящие контактирующие поверхности, при этом такие поверхности герметизированы электроизолирующей прокладкой, включающей минеральный состав, содержащий приблизительно 66 моль % MgO и приблизительно 33 моль % SiC> 2, при этом такой минеральный состав известен в минералогии как форстерит. Для лучшего прикрепления прокладки в нужном положении также может использоваться тугоплавкий припой. В состав прокладки могут входить добавления AI2O3 для усиления электрического сопротивления, при этом соответствующие коэффициенты расширения для прокладки и металлических
контактирующих поверхностей не изменяются или практически не изменяются. Также могут использоваться добавления оксидов титана или циркония для уменьшения границ зерна стеклообразной фазы и образования примесей и пор в границах керамического зерна. Описано рекомендуемое распределение размеров частиц порошков прекурсора, которое обеспечивает оптимальную микроструктуру прокладки, полученной спеканием.
Ни один из вышеуказанных способов не обеспечивает простую, эффективную и надежную конструкцию для решения указанных выше проблем.
Таким образом, с учетом перечисленных выше соображений существует необходимость в надежном, несложном, экономичном и простом в производстве и эксплуатации газонепроницаемой, термостойкой, электроизолирующей и вибростойкой прокладке для системы батареи твердооксидных топливных элементов. Так как соответствующие системы батарей элементов могут использоваться также для электролиза, такая конструкция прокладки может также применяться для системы ТОЭ, следовательно, такая конструкция может применяться в любой системе батареи ТЭ.
Эти, а также другие цели достигаются настоящим изобретением в соответствии с описанием ниже и с формулой изобретения.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
При использовании для герметизации между батареей ТЭ и смежными трубопроводами одиночной прокладки из мягкой слюды (такой как "Statotherm"), вследствие множественных термических циклов прокладка будет перемещаться в своей плоскости из-за разницы в коэффициенте термического расширения задействованных компонентов. После нескольких термических циклов, 20 - 30, смещение может быть настолько сильным, что в прокладке будут образовываться трещины, что приведет к разгерметизации.
Специалистам известно решение, когда увеличивается неровность поверхности фланцев смежных трубопроводов. Однако также необходимо, чтобы прокладка была сделана из электроизолирующего материала. Прокладки из мягкой слюды является ненадежными в качестве электроизолирующего
компонента. Короткие замыкания наблюдаются уже при напряжении 100 В при использовании прокладки толщиной 1 мм. Следовательно, использование прокладки из мягкой слюды в отдельности не может обеспечить достаточную эффективность функционирования. Все известные на настоящий момент электроизолирующие материалы являются слишком негибкими для того, чтобы обеспечить достаточную газонепроницаемость при низкой силе компрессии, которая является предпочтительной в системах батарей ТЭ, где трудно создать высокую силу из-за высоких температур, а также возникновения ползучести металлов.
Решением данной проблемы является изготовление многослойной прокладки, в которой слой из электроизолирующего материала был бы расположен между двумя мягкими прокладками (т.е. прокладками из мягкой слюды). С использованием такой конструкции электроизолирующий материал может быть выбран из различных материалов (т.е., например, из твердой слюды) и при этом может обеспечивать эффективную герметизацию при низкой компрессии.
Таким образом, последовательность материалов следующая: Первый монтажный соединительный узел (1), например, металлический трубопровод или патрубок с фланцами, затем мягкий, гибкий слой (2) прокладки, затем электроизолирующий слой (3) прокладки, затем мягкий, гибкий слой (4) прокладки и затем монтажный соединительный узел (5) батареи ТЭ.
Однако такая конструкция может двигаться в плоскости слоев прокладки в ходе термических циклов или при вибрации в ходе функционирования или вследствие другого движения элементов системы батареи ТЭ. Всего имеется четыре соединительных узла, где может происходить боковое движение: 1-2, 2-3, 3-4 и 4-5.
Для соединительных узлов 1-2 и 4-5 комбинации материалов хорошо известны, таким образом, может применяться решение, аналогичное известному специалистам решению, рекомендованному ASME, например, неровность поверхности монтажных соединительных узлов 1 и 5 (трубопроводы, фланцы и монтажный соединительный узел батареи ТЭ).
Однако в соответствии с настоящим изобретением для соединительных узлов 2-3 и 3-4 вводится новый способ фиксации в комбинации со слоями многослойной прокладки. Любой один или несколько слоев прокладки изготавливают с одним или несколькими отверстиями, углублениями или выступами в зоне герметизации. Это может осуществляться при вырезании слоев прокладки для придания соответствующей формы. При прижатии слоев прокладки друг к другу выступ в слое прокладки, контактирующем со слоем прокладки, в котором выполнены отверстия или углубления, зайдет в указанные отверстия или углубления, что обеспечит необходимую фиксацию слоев прокладки относительно друг друга. Аналогично, углубление в слое прокладки, контактирующем со слоем прокладки, в котором выполнены выступы, совместится с указанным выступом при прижатии слоев прокладки друг к другу, что также обеспечит необходимую фиксацию слоев прокладки относительно друг друга. Такое решение может применяться, например, для срединного слоя прокладки, который обладает большей жесткостью по сравнению со слоями многослойной прокладки, между которыми он расположен. В соответствии с этим способом только в одном слое прокладки могут быть выполнены отверстия углубления или выступы, а два смежных слоя многослойной прокладки, обладающие большей гибкостью, в этом случае будут впрессованы в отверстия или углубления, или выступы срединного слоя будут впрессованы в два смежных слоя многослойной прокладки, обладающие большей гибкостью. Таким образом, соединительные узлы фиксируются и не могут двигаться в ходе функционирования батареи ТЭ и в ходе термических циклов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фигуре 1 представлен вид в поперечном разрезе прокладки в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения система батареи, включающая несколько соединенных один за другим твердооксидных элементов, представляет собой батарею элементов с монтажными соединительными узлами для монтажа устройств к батарее, т.е. трубопровода или патрубков для технологического газа. Также, устройства, которые
подсоединяются к батарее, имеют монтажные соединительные узлы, такие как фланцы. Для того чтобы обеспечить газонепроницаемое соединение батареи и устройств, и при этом обеспечить электроизоляцию батареи от подсоединенных устройств, монтажные соединительные узлы также содержат, по меньшей мере, одну прокладку, которая монтируется между монтажными соединительными узлами батареи и смежными монтажными соединительными узлами устройств.
Для обеспечения гибкости, необходимой для компенсации вибрации, дефектов поверхности монтажных соединительных узлов и термического перемещения прокладка содержит два слоя, первый слой и третий слой, которые обладают такими свойствами и достаточной гибкостью для указанной компенсации. "Достаточная гибкость" означает то, что прокладка может компенсировать указанные движения, вибрацию и дефекты поверхности в ходе обычного функционирования, а также циклов запуска/остановки системы батареи ТЭ без поломок или потери герметичности.
Также, для обеспечения электроизоляции батареи от подсоединенных устройств, прокладка также содержит второй слой прокладки, который расположен между первым и вторым слоями и обладает достаточными электроизолирующими свойствами для того, чтобы предотвратить короткое замыкание батареи элементов, а также для электрического подсоединения батареи к подсоединенным устройствам в ходе обычного функционирования, а также циклов запуска/остановки системы батареи ТЭ. На Фигуре 1 представлен вид в поперечном разрезе прокладки в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, позиции номер 1 и 3 обозначают гибкие слои, а позиция номер 2 обозначает электроизолирующий слой.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения все три слоя прокладки изготовлены из слюды, при этом первый и третий слои изготовлены из материала, обладающего свойствами, обеспечивающими указанную необходимую гибкость. Второй слой, менее гибкий, чем первый и третий, обладает свойствами, обеспечивающими необходимую электроизоляцию.
В соответствии с некоторыми из вариантов осуществления изобретения прочность на разрыв второго слоя составляет 60 - 180 Н/мм2, предпочтительно
90 - 150 Н/мм2. При 200°С прочность на сжатие второго слоя составляет 180 - 300 Н/мм2, предпочтительно 220 - 260 Н/мм2. Наконец, прочность на изгиб второго слоя составляет 150 - 250 Н/мм2, предпочтительно 140 - 200 Н/мм2.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения толщина каждого из слоев прокладки составляет 0,2 мм - 15 мм, предпочтительно 0,4 - 5 мм. Толщина каждого из слоев может варьироваться для достижения необходимой гибкости, герметичности и электроизоляции.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения гибкость, по меньшей мере, первого и третьего слоя необходима для того, чтобы обеспечивать крепление между каждым из слоев прокладки, а также между прокладкой и смежными монтажными соединительными узлами. По меньшей мере, в одном из трех слоев прокладки (т.е., например, во втором слое) выполнены углубления, отверстия или выступы для фиксации слоев относительно друг друга.
В соответствии с еще одним из вариантов осуществления изобретения аналогичный принцип используется для фиксации прокладки относительно смежных монтажных соединительных узлов, контактирующих с прокладкой, для предотвращения сдвига в плоскости монтажных соединительных узлов. Соответственно, в монтажных соединительных узлах, контактирующих с прокладкой, делаются отверстия, выступы или углубления. При сжатии прокладки фиксируется относительно монтажных соединительных узлов.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения на один или несколько слоев прокладки может наноситься клеящее вещество для простоты фиксации слоев, по меньшей мере, в ходе сборки и монтажа прокладки в системе батареи ТЭ. Также, клеящее вещество может наноситься между прокладкой и, по меньшей мере, одним из смежных монтажных соединительных узлов также для простоты фиксации элементов в ходе монтажа прокладки в системе ТЭ. В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения прокладки монтируется между батареей ТЭ и трубопроводом технологического газа, который подсоединяется к батарее ТЭ (который обычно называется "внешний трубопровод").
В соответствии с одним из аспектов изобретения предоставляется система батареи в сборе, включающая несколько соединенных один за другим твердооксидных элементов и несколько монтажных соединительных узлов. По меньшей мере, один прокладки с многослойной структурой, состоящей, по меньшей мере, из трех слоев, расположен между двумя монтажными соединительными узлами. Вышеупомянутый монтажный соединительный узел может включать соединения батареи ТЭ и устройств для технологического газа, таких как патрубки и трубы с фланцами. Сборка включает этапы изготовления из гибкого материала прокладки двух слоев прокладки, первого и третьего, которые включены в многослойную конструкцию. Как было сказано ранее, материал должен обладать достаточной гибкостью для компенсации вибрации, дефектов поверхности монтажных соединительных узлов и термического движения, а также любых других сдвигов, которые происходят в ходе обычного функционирования, а также процедур запуска/остановки батареи ТЭ. Слои прокладки изготовлены таким образом, чтобы физически соответствовать двум монтажным соединительным узлам, между которыми монтируется прокладки. Второй слой прокладки, который является электроизолирующим, также изготавливается таким образом, чтобы физически соответствовать двум монтажным соединительным узлам, а также первому и третьему слою прокладки. Затем три слоя прокладки собираются в следующем порядке 1 - 2 - 3, таким образом электроизолирующий слой располагается между двумя гибкими слоями. После сборки многослойной прокладки он располагается между двумя монтажными соединительными узлами (т.е. узлами трубопровода и батареи ТЭ), один из способов - расположить многослойная прокладки на одном из двух монтажных соединительных узлов, например, на монтажном соединительном узле батареи ТЭ. Наконец, другой монтажный соединительный узел, например, узел трубопровода монтируется на поверхность прокладки напротив первого монтажного соединительного узла, таким образом, прокладки располагается между двумя монтажными соединительными узлами, после чего происходит их сжатие, при этом прокладки сжимается между двумя монтажными соединительными узлами и обеспечивается газонепроницаемость.
В соответствии с одним из вариантов осуществления этого аспекта изобретения, по меньшей мере, на две поверхности слоев прокладки наносится
клеящее вещество перед монтажом трех слоев прокладки для фиксации слоев между собой, по меньшей мере, до тех пор, пока система батареи ТЭ не будет в сборе.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения такого способа монтажа, по меньшей мере, в одном из трех слоев прокладки до монтажа выполнены углубления или отверстия. При сжатии прокладки обеспечивается фиксация слоев прокладки относительно друг друга в ходе функционирования и термических циклов системы батареи. Отверстия или углубления могут быть выполнены во втором, наименее гибком слое прокладки, чем обеспечивается наибольшая простота изготовления.
В соответствии с одним из вариантов осуществления способа монтажа также, по меньшей мере, в одном из монтажных соединительных узлов, между которыми зажата прокладка, выполнены отверстия, углубления или выступы для фиксации прокладки относительно контактирующего монтажного соединительного узла. Слои могут быть изготовлены из слюды, при этом второй слой прокладки может быть менее гибким, чем первый и третий, однако электроизолирующим.
ПРИЗНАКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система батареи твердооксидных элементов, содержащая несколько соединенных один за другим элементов и монтажных соединительных узлов, при этом монтажные соединительные узлы содержат, по меньшей мере, одну прокладку, при этом указанная прокладка имеет многослойную структуру, состоящую, по меньшей мере, из трех слоев с первым и третьим гибким слоем, достаточно гибким для того, чтобы компенсировать вибрацию, дефекты поверхности монтажных соединительных узлов и термическое перемещение, и со вторым электроизолирующим слоем, расположенным между первым и вторым слоем.
2. Система батареи твердооксидных элементов по признаку 1, отличающаяся тем, что указанные слои изготовлены из слюды, при этом первый и третий слои являются более гибкими, чем второй.
1.
3. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих признаков, отличающаяся тем, что прочность на разрыв второго слоя составляет 60 - 180 Н/мм2, предпочтительно 90 - 150 Н/мм2.
4. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих признаков, отличающаяся тем, что при 200°С прочность на сжатие второго слоя составляет 180 - 300 Н/мм2, предпочтительно 220 - 260 Н/мм2.
5. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих признаков, отличающаяся тем, что прочность на изгиб второго слоя составляет 150 - 250 Н/мм2, предпочтительно 140 - 200 Н/мм2.
6. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих признаков, отличающаяся тем, что толщина первого, второго и третьего слоя составляет 0,2 мм - 15 мм, предпочтительно 0,4 - 5 мм.
7. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих признаков, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, в одном из трех слоев выполнены углубления, отверстия или выступы для фиксации слоев относительно друг друга.
8. Система батареи твердооксидных элементов по признаку 7, отличающаяся тем, что во втором слое выполнены отверстия для фиксации слоев относительно друг друга.
9. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих признаков, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, в одном из монтажных соединительных узлов, контактирующих с прокладкой, выполнены углубления, отверстия или выступы для фиксации прокладки относительно контактирующих монтажных соединительных узлов.
10. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих признаков, отличающаяся тем, что между тремя слоями используют клеящее вещество.
1.
11. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих признаков, отличающаяся тем, что указанная прокладка устанавливается между батареей элементов и трубопроводом технологического газа.
12. Способ монтажа системы батареи твердооксидных элементов, содержащей несколько соединенных один за другим элементов и монтажных соединительных узлов, а также содержащей, по меньшей мере, одну прокладку с многослойной структурой, состоящей, по меньшей мере, из трех слоев, которые расположены между двумя монтажными соединительными узлами, при этом указанный способ включает следующие этапы:
• изготовление первого и третьего слоя прокладки из гибкого материала прокладки, который обладает достаточной гибкостью для компенсации вибрации, дефектов поверхности монтажных соединительных узлов и термического перемещения, для физического согласования указанных двух монтажных соединительных узлов,
• изготовление второго слоя прокладки из электроизолирующего материала для физического согласования указанных двух монтажных соединительных узлов и второго слоя прокладки,
• монтаж трех слоев, при этом второй слой расположен между первым и третьим слоями прокладки,
• размещение прокладки в сборе на одном из двух монтажных соединительных узлов,
• монтаж второго из двух монтажных соединительных узлов, и
• применение сжатия к прокладке между двумя монтажными соединительными узлами.
13. Способ по признаку 12, отличающийся тем, что, по меньшей мере, на
две поверхности слоев прокладки наносят клеящее вещество перед монтажом
трех слоев прокладки.
14. Способ по признаку 12 или 13, отличающийся тем, что, по меньшей мере, в одном из трех слоев выполнены углубления, отверстия или выступы для фиксации слоев относительно друг друга.
15. Способ по любому из признаков 12 - 14, отличающийся тем, что во втором слое выполнены отверстия для фиксации слоев относительно друг друга.
16. Способ по любому из признаков 12 - 15, отличающийся тем, что, по меньшей мере, в одном из монтажных соединительных узлов, контактирующих с прокладкой, выполнены углубления, отверстия или выступы для фиксации прокладки относительно контактирующих монтажных соединительных узлов.
17. Способ по любому из признаков 12 - 16, отличающийся тем, что указанные слои изготовлены из слюды, при этом первый и третий слои являются более гибкими, чем второй.
14.
Формула изобретения
1. Система батареи твердооксидных элементов, содержащая несколько соединенных один за другим элементов и монтажных соединительных узлов, при этом монтажные соединительные узлы содержат, по меньшей мере, одну прокладку, при этом указанная прокладка имеет многослойную структуру, состоящую, по меньшей мере, из трех слоев с первым и третьим гибким слоем, достаточно гибким для того, чтобы компенсировать вибрацию, дефекты поверхности монтажных соединительных узлов и термическое перемещение, и со вторым электроизолирующим слоем, расположенным между первым и вторым слоем.
2. Система батареи твердооксидных элементов по п. 1, отличающаяся тем, что указанные слои изготовлены из слюды, при этом первый и третий слои являются более гибкими, чем второй.
3. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что прочность на разрыв второго слоя составляет 60 - 180 Н/мм2, предпочтительно 90 - 150 Н/мм2.
4. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что при 200°С прочность на сжатие второго слоя составляет 180 - 300 Н/мм2, предпочтительно 220 - 260 Н/мм2.
5. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что прочность на изгиб второго слоя составляет 150 - 250 Н/мм2, предпочтительно 140 - 200 Н/мм2.
6. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что толщина первого, второго и третьего слоя составляет 0,2 мм - 15 мм, предпочтительно 0,4 - 5 мм.
7. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, в одном из
3.
трех слоев выполнены углубления, отверстия или выступы для фиксации слоев относительно друг друга.
8. Система батареи твердооксидных элементов по п. 7, отличающаяся
тем, что во втором слое выполнены отверстия для фиксации слоев относительно
друг друга.
9. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, в одном из монтажных соединительных узлов, контактирующих с прокладкой, выполнены углубления, отверстия или выступы для фиксации прокладки относительно контактирующих монтажных соединительных узлов.
10. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что между тремя слоями используют клеящее вещество.
11. Система батареи твердооксидных элементов по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанная прокладка устанавливается между батареей элементов и трубопроводом технологического газа.
12. Способ монтажа системы батареи твердооксидных элементов, содержащей несколько соединенных один за другим элементов и монтажных соединительных узлов, а также содержащей, по меньшей мере, одну прокладку с многослойной структурой, состоящей, по меньшей мере, из трех слоев, которые расположены между двумя монтажными соединительными узлами, при этом указанный способ включает следующие этапы:
• изготовление первого и третьего слоя прокладки из гибкого материала прокладки, который обладает достаточной гибкостью для компенсации вибрации, дефектов поверхности монтажных соединительных узлов и термического перемещения, для физического согласования указанных двух монтажных соединительных узлов,
• изготовление второго слоя прокладки из электроизолирующего материала для физического согласования указанных двух монтажных соединительных узлов и второго слоя прокладки,
• монтаж трех слоев, при этом второй слой расположен между первым и третьим слоями прокладки,
• размещение прокладки в сборе на одном из двух монтажных соединительных узлов,
• монтаж второго из двух монтажных соединительных узлов, и
• применение сжатия к прокладке между двумя монтажными соединительными узлами.
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что, по меньшей мере, на две поверхности слоев прокладки наносят клеящее вещество перед монтажом трех слоев прокладки.
14. Способ по п. 12 или 13, отличающийся тем, что, по меньшей мере, в одном из трех слоев выполнены углубления, отверстия или выступы для фиксации слоев относительно друг друга.
15. Способ по любому из пп. 12 - 14, отличающийся тем, что во втором слое выполнены отверстия для фиксации слоев относительно друг друга.
16. Способ по любому из пп. 12 - 15, отличающийся тем, что, по меньшей мере, в одном из монтажных соединительных узлов, контактирующих с прокладкой, выполнены углубления, отверстия или выступы для фиксации прокладки относительно контактирующих монтажных соединительных узлов.
17. Способ по любому из пп. 12 - 16, отличающийся тем, что указанные слои изготовлены из слюды, при этом первый и третий слои являются более гибкими, чем второй.
13.
Фиг. 1/1
