Изобретения

Изобретение относится к области электрохимии, а именно к способам модификации электрохимических катализаторов на углеродном носителе, применяемых для электролизеров или топливных элементов с твердым полимерным электролитом (ТПЭ). Техническим результатом заявленного изобретения является повышение активности электрокатализатора на углеродном носителе и, как следствие, повышение характеристик работы электролизеров и топливных элементов, возможность, уменьшения расхода благородного металла. Технический результат достигается тем, что способ изготовления и модификации электрохимических катализаторов на углеродном носителе заключается в обработке катализатора на высокодисперсном углеродном носителе в вакуумной камере потоком атомов или атомарных ионов модифицирующего материала, при этом катализатор изготавливают методом магнетронно-ионного напыления смеси благородного металла с углеродом из составной мишени благородный металл-графит на подложку, с последующей обработкой в плазме кислород-инертный газ, а затем обработкой в потоке водорода. 1. Способ изготовления и модификации электрохимических катализаторов на углеродном носителе, заключающийся в обработке катализатора на высокодисперсном углеродном носителе в вакуумной камере потоком атомов или атомарных ионов модифицирующего материала, отличающийся тем, что катализатор изготавливают методом магнетронно-ионного напыления смеси благородного металла с углеродом из составной мишени благородный металл-графит на подложку, с последующей обработкой в плазме кислород-инертный газ, а затем обработкой в потоке водорода. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве подложки используют носители - сажу Vulcan, или графен, или нанотрубки. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве подложки используют плоский металлический электрод или углеродную ткань. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве благородного металла используют платину, или иридий, или палладий. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют аргон или криптон. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание углерода в слое благородного металла составляет 3-50ат.%. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соотношение площадей мишени благородный металл:графит=(7:3)-(0,07:1). 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что энергия ионов инертного газа в магнетроне 100-500 эВ. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что напряжение смещения на подложке составляет минус 30-200 В. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрация кислорода в плазме кислород-инертный газ составляет 10-20об.%. 11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура обработки в потоке водорода составляет 150-300°С, а время обработки 60-120 минут.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам по распределению и передаче электрической энергии по сети потребителей из распределенных источников постоянного и переменного тока. Технический результат заключается в создании отказоустойчивой распределенной энергетической сети с возможностью подключения неограниченного количества потребителей. Достигается тем, что распределенная энергетическая сеть состоит из микросетевых модулей и источников напряжения, соединенных в распределенную сеть путем разветвления токопроводящих шин, при этом микросетевые модули на входных токопроводящих шинах содержат двунаправленные преобразователи 750 В/220 В, макросетевые модули на входных токопроводящих шинах содержат двунаправленные преобразователи 1500 В/750 В, соседние шины в микросетевых модулях дополнительно соединены, источниками и потребителями напряжения являются пользователи с собственными источниками генерации электроэнергии, подключенные к токопроводящим шинам микросетевых модулей, соединяющим двунаправленные преобразователи 750 В/220 В, каждый микросетевой модуль связан посредством шин с тремя аналогичными, а крайние связаны с 2 аналогичными и с двунаправленными преобразователями. 1. Распределенная энергетическая сеть, состоящая из микросетевых модулей и источников напряжения, соединенных в распределенную сеть путем разветвления токопроводящих шин, отличающаяся тем что, микросетевые модули на входных токопроводящих шинах содержат двунаправленные преобразователи 750 В/220 В, макросетевые модули на входных токопроводящих шинах содержат двунаправленные преобразователи 1500 В/750 В, соседние шины в микросетевых модулях дополнительно соединены, источниками и потребителями напряжения являются пользователи с собственными источниками генерации электроэнергии, подключенными к токопроводящим шинам микросетевых модулей, соединяющим двунаправленные преобразователи 750 В/220 В, каждый микросетевой модуль связан посредством шин с тремя аналогичными, а крайние связаны с двумя аналогичными и с двунаправленными преобразователями. 2. Распределенная энергетическая сеть по п. 1, отличающаяся тем, что крайние токопроводящие шины энергетической сети подключены к аналогичным сегментам сети. 3. Распределенная энергетическая сеть по п. 1, отличающаяся тем, что крайние токопроводящие линии соединяют соседние макросетевые модули, образуя замкнутый контур.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам зарядки гибридного и/или электрического транспорта. Техническим результатом является возможность зарядить несколько электрических легковых и грузовых автомобилей, а также автобусов/электробусов, без подключения к воздушным проводным или кабельным электросетям большой мощности. Для этого предложена зарядная станция электрического транспорта, содержащая по меньшей мере три зарядных блока, каждый из которых соединен с отдельным модулем накопления энергии, которые последовательно соединены через контроллер заряда и распределения электроэнергии, соединенный через средство контроля и учета электроэнергии с внешней электросетью, с отдельными модулями генерации, выполненными соответственно на солнечных батареях, на по меньшей мере одном ветрогенераторе, на водородных топливных элементах и модуле на привозных топливных элементах, контроллер заряда и распределения соединен с электролизером, который отдельными трубопроводами соединен с резервуаром с водой, и через резервуар с водородом с модулем генерации на водородных топливных элементах, соединенным трубопроводом с резервуаром с водой, модуль генерации на привозном топливе через трубопровод соединен с топливным резервуаром. 1. Зарядная станция для электрического транспорта, содержащая по меньшей мере три зарядных блока 11, 12, 13, каждый из которых соединен с отдельным модулем накопления энергии 4, 5, 6, которые последовательно соединены через контроллер заряда и распределения электроэнергии 7, соединенный через средство контроля и учета электроэнергии 14 с внешней электросетью 15, с отдельными модулями генерации, выполненными соответственно на солнечных батареях 1, на по меньшей мере одном ветрогенераторе 2, на водородных топливных элементах 3 и модуле на привозных топливных элементах 17, контроллер заряда и распределения 7 соединен с электролизером 9, который отдельными трубопроводами соединен с резервуаром с водой 10, и через резервуар с водородом 8 с модулем генерации на водородных топливных элементах 3, соединенным трубопроводом с резервуаром с водой 10, модуль генерации на привозном топливе 17 через трубопровод соединен с топливным резервуаром 16. 2. Зарядная станция электрического транспорта по п. 1, отличающаяся тем, что модули накопления энергии размещены в климатическом шкафу. 3. Зарядная станция электрического транспорта по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве привозного топлива используют метанол, или пропан-бутан, или метан, или аммиак.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам для передачи оптической энергии для последующего преобразования в другую форму энергии. Технический результат заключается в создании комплекса с системой распределения электроэнергии и преобразовании энергии в лазерное излучение с передачей его на приемную поверхность преобразователя тепловой энергии в электрическую. Достигается тем, что система распределения и передачи электроэнергии для удаленных нагрузок включает систему производства и распределения электрической энергии, устройство генерации лазерного излучения, систему приема и преобразования электроэнергии на удаленной платформе, при этом система производства электрической энергии посредством токопроводящих линий, соединена с по меньшей мере тремя преобразователями мощности, которые соединены токопроводящими линиями с по меньшей мере одним устройством генерации лазерного излучения, полезной нагрузкой и электролизером, который посредством трубопровода соединен с емкостью для хранения водорода, посредством трубопровода - с емкостью для хранения кислорода, посредством трубопровода - с емкостью для хранения воды, соединённой с заправочно-сливным трубопроводом, и посредством трубопровода - с топливным элементом. 1. Система распределения и передачи электроэнергии для удаленных нагрузок, включающая систему производства и распределения электрической энергии, устройство генерации лазерного излучения, систему приема и преобразования электроэнергии на удаленной платформе, отличающаяся тем, что система производства электрической энергии 1 посредством токопроводящих линий 7-11 соединена с по меньшей мере тремя преобразователями мощности 2-6, которые соединены токопроводящими линиями 10-14 с по меньшей мере одним устройством генерации лазерного излучения 18, полезной нагрузкой 34 и электролизером 27, который посредством трубопровода 33 соединен с емкостью для хранения водорода 28, посредством трубопровода 31 с емкостью для хранения кислорода 26, посредством трубопровода 32 с емкостью для хранения воды 29, соединенной с заправочно-сливным трубопроводом 30, и посредством трубопровода 41 с топливным элементом 33, который посредством системы теплопередачи 35 и токопроводящей линии 36 соединен с полезной нагрузкой 34, соединенной посредством газопровода 38 с емкостью для хранения кислорода 26 и посредством трубопровода 62 с емкостью для хранения воды 29, при этом топливный элемент 33 посредством трубопроводов 60, 61 соединен с трубопроводом 37, подключенным к емкости для хранения водорода 28, и трубопроводом 38, который подключен к емкости для хранения кислорода 26, к газопроводу 38 подключен газопровод 40, соединенный со станцией заправки кислородом 32 с заправочным каналом 59, так же к газопроводу 37 подключен газопровод 39, который соединен со станцией заправки водородом 31 с заправочным каналом 58, устройство генерации лазерного излучения не содержит оптоволоконных катушек и соединено с системой слежения за объектом передачи энергии. 2. Способ распределения и передачи электроэнергии для удаленных нагрузок, заключающийся в вырабатывании электрической энергии, распределении ее по токопроводящим линиям высокого напряжения, преобразовании под параметры, необходимые для работы лазера с системой охлаждения, генерировании лазерного луча, передаче электроэнергии на тепловой аккумулятор транспортной платформы с последующим преобразованием тепловой энергии в электрическую, отличающийся тем, что электроэнергия от системы производства электрической энергии преобразуется под требования полезной нагрузки и поступает на нее, в период избытка электроэнергии от системы производства электрической энергии электроэнергия преобразуется под параметры работы электролизера и поступает на него, передача электроэнергии на тепловой аккумулятор транспортной платформы осуществляется посредством лазерного луча и системы слежения за объектом передачи электроэнергии. 3. Система распределения и передачи электроэнергии по п. 1, отличающаяся тем, что удаленная платформа содержит обратимый топливный элемент и электролизер, соединенный с баллонами водорода, кислорода и с емкостью для хранения воды

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к энергоустановкам на топливных элементах с твердым полимерным электролитом, и может быть использовано в переносных/мобильных энергоустановках в условиях отрицательных температур окружающей среды. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности работы энергоустановки на топливных элементах и сокращение потребности энергоустановки в водороде на ее прогрев в 2 раза за счет размещения батареи ТЭ внутри термоизолированного бокса с рекуперационным теплообменником и каталитическим блоком сжигания водорода. Заявленный результат достигается тем, что энергоустановка для работы в условиях отрицательных температур содержит батарею топливных элементов, каталитический блок, баллоны с водородом и воздухом, линии подачи водорода и воздуха из шлангов и патрубков, краны-дозаторы, вентили, термометры, при этом рекуперационный теплообменник, баллоны с водородом и воздухом расположены в термоизолированном боксе, выход каталитического блока сжигания водорода соединен с катодами всех топливных элементов в батарее, а линия подачи водорода соединена с анодами всех топливных элементов в батарее. 1. Энергоустановка для работы в условиях отрицательных температур, включающая батарею топливных элементов, каталитический блок, баллоны с водородом и воздухом, линии подачи водорода и воздуха из шлангов и патрубков, краны-дозаторы, вентили, термометры, отличающаяся тем, что содержит рекуперационный теплообменник, баллоны с водородом и воздухом расположены в термоизолированном боксе, выход каталитического блока сжигания водорода соединен с катодами всех топливных элементов в батарее, а линия подачи водорода соединена с анодами всех топливных элементов в батарее. 2. Энергоустановка по п. 1, отличающаяся тем, что все топливные элементы в составе батареи содержат твердополимерный электролит (мембрану).

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для получения электроэнергии прямым преобразованием энергии топлива (водорода), и может быть использовано в условиях арктической зоны эксплуатации при резко отрицательных температурах окружающей среды. Энергетическая установка с топливным элементом содержит каталитический рекомбинатор и барботер, при этом вход каталитического рекомбинатора соединен через краны-дозаторы с воздуходувкой и источником водорода, выход каталитического рекомбинатора соединен с входом барботера, а выход барботера соединен через краны-дозаторы с водородным и воздушным входами топливного элемента. Повышение надежности работы энергетической установки за счет предотвращения образования наледи при запуске метанольного топливного элемента является техническим результатом изобретения. Энергетическая установка с топливным элементом для арктической зоны, содержащая твердополимерный топливный элемент, источник водорода, воздуходувку, увлажнитель, регуляторы давления, краны-дозаторы, отличающаяся тем, что содержит каталитический рекомбинатор и барботер, вход каталитического рекомбинатора соединен через краны-дозаторы с воздуходувкой и источником водорода, выход каталитического рекомбинатора соединен с входом барботера, а выход барботера соединен через краны-дозаторы с водородным и воздушным входами топливного элемента.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу изготовления высокопористого электрода микробного биотопливного элемента. Повышение удельной поверхности, механической прочности и электропроводности электрода является техническим результатом изобретения, который достигается тем, что готовят суспензию из хитозана концентрацией 1-2 мас.%, в которую добавляют оксид графена или углеродные нанотрубки в количестве 1-5% от массы полимера, или технический углерод в количестве 1-20% от массы полимера, с последующим перемешиванием, добавляют раствор глуатаровый альдегид в количестве 0,5-1,5% от массы полимера с последующим перемешиванием 3-5 мин со скоростью 100 об/мин, после чего полученную суспензию замораживают в жидком азоте до полного замерзания, высушивают в камере лиофильной сушки при давлении 0,220 бар 48 часов с понижением давления до 0,010 мбар и сушкой 2 часа. Полученный композиционный материал имеет размер пор 15-200 мкм, удельную площадь поверхности 5-8 м2/г, модуль Юнга 0,9-3,5 МПа, электропроводность 0,01-0,5 мСм, что обеспечивает эффективность электрода, применяемого для иммобилизации клеток микроорганизмов на нем. 2 ил., 3 пр. Способ изготовления высокопористого электрода микробного биотопливного элемента, включающий получение сузпензии из полимера - хитозана путем растворения его в 1,5-3% растворе уксусной кислоты с дальнейшим перемешиванием 150-200 об/мин до получения раствора с концентрацией 1-2 мас.%, добавление филлера, в качестве которого применяют восстановленный оксид графена или углеродные нанотрубки в количестве 1-5% от массы полимера или технический углерод в количестве 1-20% от массы полимера, перемешивание со скоростью 100-150 об/мин в течение 24 часов, обработку ультразвуком в течение 50-70 минут в случае использования углеродных нанотрубок или 10-20 мин в случаях использования восстановленного оксида графена или технического углерода, добавление в раствор глутарового альдегида в количестве 0,5-1,5% от массы полимера с последующим перемешиванием 3-5 мин со скоростью 100 об/мин, направленную заморозку в жидком азоте до полного замерзания, высушивание в камере лиофильной сушки при давлении 0,220 бар 48 часов с последующим понижением давления до 0,010 мбар и сушкой 2 часа.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для получения пьезорезистивного композита, используемого в устройствах, преобразующих механическую деформацию в электрический сигнал. Техническим результатом изобретения является упрощение способа и повышение его экономичности, расширение функциональных возможностей используемых на основе изготовленного композита датчиков за счет возможности измерений разнонаправленных деформаций и повышения чувствительности. Для этого предложен пьезорезистивный композит, состоящий из полимерного эластичного непроводящего слоя и проводящего материала, выполненного в виде нанесенного на полимерный непроводящий слой наноструктурированного слоя толщиной 10-20 нм. Пьезорезистивный композит изготавливают путем формировании полимерного эластичного непроводящего слоя, на который наносят слой проводящего материала толщиной 10-20 нм, а затем оба слоя подвергают одноосной деформации растяжения на величину относительной деформации 50-100% для получения проводящего наноструктурированного слоя. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области электроснабжения сверхпроводящих магнитных систем и предназначено для эффективного снижения передачи тепла к устройствам криогенного охлаждения. Технический результат – снижение затрат энергии на создание и поддержание поля за счет устранения механически вращающихся магнитов и упрощения конструкции при бесконтактном (индуктивном) способе питания. Устройство с динамическим вращением поля для питания сверхпроводящих систем содержит полый цилиндр из магнитомягкого материала и три пары катушек с магнитными сердечниками, расположенных внутри цилиндра так, что угол между осями катушек составляет 60°, обмотки каждой пары катушек подсоединены через диоды к одной из фаз трехфазной сети. При этом между краями средней катушки установлена сверхпроводящая ленточная петля, концы которой соединены с обмоткой сверхпроводящего магнита. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики, в частности к устройствам для изучения бета-распада, включая измерения времени жизни нейтрона в бета-распаде. Технический результат - повышение точности времени жизни нейтрона и упрощение измерительной процедуры. Устройство для измерения времени жизни нейтрона содержит источник сформированного пучка нейтронов, нейтроновод, электромагнит и детекторы электронов, при этом электромагнит выполнен в виде комбинации многополюсной линзы и двух магнитных катушек, соосно установленных на входе и выходе линзы, содержащей цилиндрическую вакуумную камеру с тонкими торцевыми окнами и фланцами для подключения к нейтроноводу, внутри которой в области катушек установлены два пропорциональных счетчика электронов, выполненных в виде газонаполненных дисков с тонкими окнами, материал которых имеет минимальное сечение поглощения нейтронов, при этом линза установлена соосно нейтронному пучку. 3 ил.

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Институт теоретической и экспериментальной физики" (RU)