Способ накопления электрической энергии и устройство для его осуществления

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2110130

Область деятельности(техники), к которой относится описываемое изобретение

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для накопления электрической энергии большой энергоемкости в автономных системах электропитания.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Известен способ зарядки аккумулятора [1], основанный на пропускании через аккумулятор постоянного тока повышенной плотности и периодического подключения его электродов к дополнительному источнику электрической энергии для пропускания через аккумулятор импульсов тока обратной полярности длительностью 1-10 мс, при этом амплитуду импульсов выбирают на 5-10% больше величины ЭДС аккумулятора в момент подключения дополнительного источника. Сущность изобретения заключается в том, что заряд ведут при повышенной плотности постоянного тока, причем в течение зарядного периода производят снятие диффузионных ограничений, препятствующих повышению зарядного тока, путем подачи кратковременных импульсов электрического тока, длительность которых выбирают в миллисекундном диапазоне, а амплитуду такой величины, чтобы электродный потенциал был равен или близок потенциалу нулевого заряда. Длительность и скважность импульсов регулируют в функции определенных параметров аккумулятора, например напряжения на зажимах аккумулятора или его ЭДС, давления газа и т. д. , либо независимо от них по заранее заданной программе, что дает возможность предупредить появление нежелательных химических изменений в аккумуляторе. Импульсы электрического тока обратной полярности указанных длительности и амплитуды подают от внешнего источника, например от сети переменного тока промышленной частоты, коммутируемого по заданному закону.

Недостаток известного способа заключается в его невысокой эффективности, заключающейся в том, что аккумулятор, заряженный этим способом, обладает невысокой энергоемкостью и имеет объемную энергетическую плотность порядка 0,1 МВт/м3, что определяется физическими принципами получения электричества за счет ионизации кислоты.

Известное устройство для накопления электрической энергии [2] содержит батарею накопительных элементов в виде n включенных последовательно конденсаторов, n дифференциальных усилителей, n элементов задержки, блок амплитудной селекции, n элементов И, n ключей, n шунтовых резисторов, n диодов, ограничительный резистор, коммутатор, датчик тока, первый второй и третий пороговые элементы. Устройство позволяет в результате отслеживания заряда каждого последовательно включенного конденсатора и управления зарядом каждого последовательно включенного конденсатора и управления зарядом конденсаторов путем их шунтирования осуществить заряд каждого из конденсаторов равномерно и получить на каждом конденсаторе и на всей батареи требуемый уровень рабочего напряжения.

Недостатком этого устройства является его невысокая энергоемкость.

Известен способ накопления электрической энергии в молекулярном конденсаторе [3] , который является наиболее близким способом по технической сущности и решаемой задаче. Известный способ заключается в том, что электрическую энергию накапливают в молекулярных конденсаторах, которые являются наиболее пригодными для накопления большого количества электрической энергии, так как электрическая удельная емкость молекулярных конденсаторов значительно выше электрической удельной емкости традиционных конденсаторов. Длительному хранению накопленной электрической энергии в таких конденсаторах препятствует сравнительно низкое значение постоянной времени саморазряда (10-12 сут), обусловленное небольшим электрическим сопротивлением поляризованной среды. Увеличение срока хранения электрической энергии достигается снижением потерь за счет саморазряда. Способ заключается в том, что молекулярный конденсатор заряжают от источника постоянного тока до номинального напряжения. В конце процесса зарядки конденсатор охлаждают до температуры, при которой ток утечки — i утечки соответствует величине, определяемой соотношением

• Периодическая таблица химических элементов. Новый взгляд
• Физики из России и Германии впервые точно измерили радиус протона
• Физики из Костромского государственного университета разработали суперпрочные модификации стальных и титановых сплавов
• Движение Солнечной системы в галактике Млечный путь
• В МФТИ создали сейсмостанцию для поиска углеводородов и других полезных ископаемых
• Российские ученые нашли эффективный способ удешевить солнечные батареи
• Бесплатное электричество для освещения
• Какие бывают и как образуются черные дыры
• Метод, который возможно сдержит неконтролируемое распространение ГМО
• Как понизить напряжение: способы и приборы