Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к энергетическому оборудованию и может использоваться для получения водорода как в стационарных установках, так и на транспорте. Генератор представляет собой химический реактор, вырабатывающий водород путем гидролиза, т.е. разложения воды. Для этого используется твердый реагент, т.е. реакция гидролиза носит гетерогенный характер - идет на поверхности твердого вещества. Предполагается, что полученный таким образом водород в...
Имя изобретателя: Челяев В.Ф. (RU); Глухих И.Н. (RU); Щербаков А.Н. (RU); Аракелов А.Г. (RU); Михайлов В.И. (RU); Кашинкин В.П. (RU) Имя патентообладателя: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П.Королева" (RU) Адрес для переписки: 141070, Московская обл., г. Королев, ул. Ленина, 4а, ОАО РКК "Энергия имени С.П.Королева, отдел промышленной собственности и инноватики Дата начала действия патента: 2003.05.29
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к энергетическому оборудованию и может использоваться для получения водорода как в стационарных установках, так и на транспорте.
Генератор представляет собой химический реактор, вырабатывающий водород путем гидролиза, т.е. разложения воды. Для этого используется твердый реагент, т.е. реакция гидролиза носит гетерогенный характер - идет на поверхности твердого вещества. Предполагается, что полученный таким образом водород в дальнейшем используется в качестве топлива для энергоустановок (ЭУ) на топливных элементах (ТЭ). Помимо этого водород может использоваться, конечно, и в других областях, например при резке металла, сварке и т.д.
Ранее в последнем случае использовались главным образом генераторы ацетилена типов ГНВ-1,25 и ГВР-1,25 [1]. При этом также применялась гетерогенная реакция гидролиза, а в качестве твердого реагента служил карбид кальция. Данное техническое решение принято за аналог. К его недостаткам следует отнести следующие:
- синтезируемый ацетилен не пригоден для кислородоводородных ТЭ и нуждается в дальнейшем разложении до получения водорода. Это существенно усложняет конструкцию ЭУ и снижает ее КПД. Малое весовое содержание водорода в таких генераторах делает их непригодными для транспорта;
");
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
- при работе ацетиленовых генераторов образуется нерастворимый осадок (известь), накопление которого ограничивает время непрерывной работы генератора, ухудшает его габаритно-весовые характеристики. Удаление осадка из реактора требует дополнительных энергозатрат, усложняет конструкцию ЭУ, снижает ее КПД;
- твердый реагент (карбид кальция) является материалом, длительное хранение которого достаточно сложно и небезопасно, поскольку он очень гигроскопичен и при поглощении влаги из воздуха выделяет ацетилен.
К недостаткам аналога следует также отнести:
- недостаточную глубину регулирования расхода газа, что обусловлено тем, что в вертикальном реакционном сосуде кассета с твердым реагентом размещается горизонтально;
- большую временную инерционность, обусловленную тем, что жидкость вытесняется из кассеты с твердым реагентом не полностью и достаточно медленно;
Помимо этого недостатками аналога являются:
- отсутствие температурной регулировки (хотя температура очень сильно влияет на реакцию);
- неоптимальная габаритная компоновка конструкции, что является недостатком с точки зрения транспорта, особенно если габариты генератора велики.
Более близким по своей сути является генератор водорода, предназначенный для питания ЭУ на основе ТЭ, используемой на подводном аппарате [2]. Данный реактор также использует реакцию гидролиза, а в качестве твердого реагента используются металлогидриды (т.е. соединения металлов с водородом). Генератор включает реакционный сосуд, в который помещается “камера” с гидридом металла, теплообменник для отвода тепла реакции, устройство для перемешивания воды в реакционном сосуде (размещенное внутри последнего) и магистрали для подачи в реактор воды и отвода из реактора водорода. При этом для улучшения габаритно-весовых характеристик ЭУ применяются гидриды легких металлов, которые являются весьма дорогостоящими (LiH, BeH 2 ...). Это существенно повышает стоимость получаемого водорода и является существенным недостатком генератора [2], принятого в данном случае за прототип.
Помимо этого, к недостаткам прототипа следует отнести следующие:
");
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
- жесткая расходная характеристика генератора, обусловленная сильной зависимостью скорости химической реакции от температуры и как следствие этого сложность стабилизации работы генератора;
- энергоемкость системы терморегулирования генератора, связанная с тем, что при регулировке расхода необходимо изменять температуру всего вещества, находящегося в реакционном сосуде, и, кроме того, обеспечить равномерность температуры во всем реакционном объеме;
- недостатком конструкции генератора является также тепловая инерционность, затрудняющая его использование в транспортных ЭУ.
Последнее обусловлено тем, что для функционирования генератора на стационарном режиме необходимо поддерживать определенную температуру твердого и жидкого реагентов. Если их много, поддержание температурного режима генератора усложняется технически и требует существенных энергозатрат (например, на работу перемешивающих устройств). Кроме того, переходные режимы работы такого генератора водорода занимают в этом случае достаточно много времени, поскольку требует изменения температуры значительных масс веществ, имеющих сравнительно невысокую теплопроводность (вода, металлогидриды). Для транспортных задач это является огромным недостатком.
Задачей предлагаемого решения является разработка генератора водорода с более “мягкой” расходной характеристикой, автоматической стабилизацией режима и повышенным быстродействием. Кроме того, генератор должен быть по возможности компактным, чтобы использоваться на транспорте.
Генератор водорода транспортной энергоустановки работает следующим образом
Помимо регулировки хода реакции (т.е. производительности генератора) по температуре в предлагаемом решении меняется также площадь твердого реагента. При этом по сравнению с терморегулировкой влияние площади твердого реагента гораздо более “мягкое”. Последнее обуславливается тем, что расход водорода пропорционален площади реагирующего твердого компонента и может меняться достаточно плавно, а от температуры он зависит экспоненциальным образом (ехр (-1/Т)), т.е. существенно нелинейно. Это обстоятельство позволяет производить регулировку производительности генератора в две стадии: первоначально грубую регулировку - изменяя температуру реагентов, и последующую плавную - меняя площадь твердого реагента, погруженного в жидкость.
Для реализации этого принципа в состав генератора водорода транспортной энергоустановки, работающей на гидролизе с твердым реагентом и содержащего контейнер с твердым реагентом, помещенный в реакционный сосуд, имеющий магистраль выдачи водорода, магистраль подачи жидкого реагента, теплообменник для отвода тепла реакции и пусковой нагреватель жидкости, введена перепускная емкость, сообщающаяся в нижней части с реакционным сосудом через запорный элемент, имеющая объем, превышающий объем жидкого реагента и снабженная магистралью наддува, а магистраль подачи жидкого реагента подсоединена к перепускной емкости, в которой размещен пусковой нагреватель, а также датчик температуры жидкости, при этом твердый реагент распределен по высоте столба жидкого реагента.
Реакционный сосуд и перепускная емкость выполнены в виде двух коаксиальных цилиндрических сосудов, вложенных друг в друга, причем реакционный сосуд размещен внутри.
Схема такого генератора дана на фигуре, где обозначено: 1 - контейнер с твердым реагентом; 2 - реакционный сосуд; 3 - магистраль выдачи водорода; 4 - магистраль подачи жидкого реагента; 5 - теплообменник для отвода тепла реакции; 6 - пусковой нагреватель жидкости; 7 - перепускная емкость; 8 - магистраль наддува; 9 - запорный элемент; 10 - датчик температуры жидкости.
Работает генератор следующим образом. По магистрали подачи жидкого реагента (4) его набирают в перепускную емкость (7) и нагревают там пусковым нагревателем (6). Запорный элемент (9) при этом закрыт. После достижения необходимой температуры (контролируется по датчику температуры (10)) пусковой нагреватель отключают, а запорный элемент (9) открывают. Жидкость из перепускной емкости (7) перетекает в реакционный сосуд (2), где вертикально размещен контейнер с твердым реагентом (1). При этом контейнер (1) полностью покрывается жидкостью.
Начинается химическая реакция с выделением водорода и тепла, которое отводится с помощью теплообменника (5). Производительность генератора регулируется в два приема. Сначала грубо - задавая соответствующую температуру в реакционном сосуде, а затем более точно - регулируя высоту жидкости в нем, т.е. глубину погружения в жидкость контейнера с твердым реагентом (1). Последнее достигается изменением давления в перепускной емкости (7), для чего служит магистраль наддува (8).
После установки необходимого уровня жидкости в реакционном сосуде (2) запорный элемент (9) можно перекрыть. Возможно также оставить его открытым. В этом случае при постоянном давлении в перепускной емкости происходит автоматическая стабилизация режима генерации, т.е. производительности генератора. При повышении давления водорода в реакционном сосуде (2) жидкость из него вытесняется в перепускную емкость (7), уменьшается площадь реагирующего твердого компонента и снижается расход выделяемого водорода. Давление в реакционном сосуде (2) падает, пока не достигнет прежней величины.
При снижении давления в реакционном сосуде (2) жидкий реагент, наоборот, поступает в него из перепускной емкости (7). Повышается уровень жидкости и увеличивается смоченная площадь твердого реагента. Как следствие увеличивается и расход генерируемого водорода.
Таким образом происходит автостабилизация давления водорода в реакционном сосуде (2) по величине опорного давления в перепускной емкости (7) (с учетом разницы в уровнях жидкости в этих сообщающихся объемах). При этом, поскольку твердый реагент размещен равномерно по высоте реакционного сосуда (2), соотношение между жидким и твердым реагентами сохраняется неизменным при любых уровнях жидкости в реакционном сосуде (2).
");
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
При останове генератора давление в перепускной емкости (7) снижается, жидкость из реакционного сосуда (2) перетекает в эту емкость (7), и твердый реагент изолируется в атмосфере водорода. Выделение водорода прекращается. При повторном пуске генератора оставшуюся в перепускной емкости (7) жидкость снова подогревают, что сокращает время выхода генератора на режим.
Для уменьшения габаритов генератора водорода реакционный сосуд (2) и перепускную емкость (7) целесообразно выполнить в виде двух коаксиальных цилиндрических сосудов, вложенных друг в друга, причем реакционный сосуд разместить внутри перепускной емкости.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет создать компактный генератор водорода, работающий на реакции гидролиза, имеющий глубокую степень регулировки, мягкую расходную характеристику, повышенное быстродействие и способный работать в режиме автостабилизации. Все это делает целесообразным использование такого генератора водорода на транспорте.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. В.В.Рыбаков. Учебник газосварщика. – М., МАШГИЗ, 1956 г.
2. “Генерирование водорода путем гидролиза для энергоустановки на основе ТЭ подводного назначения”. Патент.5372617, США, 1994 г.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Генератор водорода транспортной энергоустановки, работающий на гидролизе с твердым реагентом и содержащий контейнер с твердым реагентом, помещенный в реакционный сосуд, имеющий магистраль выдачи водорода, магистраль подачи жидкого реагента, теплообменник для отвода тепла реакции и пусковой нагреватель жидкости, отличающийся тем, что в состав генератора введена перепускная емкость, сообщающаяся в нижней части с реакционным сосудом через запорный элемент, имеющая объем, превышающий объем жидкого реагента и снабженная магистралью наддува, а магистраль подачи жидкого реагента подсоединена к перепускной емкости, в которой размещен пусковой нагреватель, а также датчик температуры жидкости, при этом твердый реагент распределен по высоте столба жидкого реагента.
2. Генератор водорода транспортной установки, отличающийся тем, что реакционный сосуд и перепускная емкость выполнены в виде двух коаксиальных цилиндрических сосудов, вложенных друг в друга, причем реакционный сосуд размещен внутри.
Разместил статью: admin
Дата публикации: 24-02-2006, 12:36
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к электротехнической промышленности. Электролизер снабжен регулятором уровня жидкости, выполненным в форме трубки, соединенной с герметичной емкостью, заполненной дистиллированной водой, с возможностью автоматического регулирования уровня жидкости в емкости электролизера при помощи вакуумного клапана. Электролизер соединен с емкостью жидкой щелочи через дозатор, снабженный соленоидом и реле времени. Электролизер соединен также с...
Водород при соединении с кислородом-окислении, занимает первое место по калорийности на 1 кг топлива среди всех горючих используемых для поучения электроэнергии и тепла. Но высокая калорийность водорода до сих пор не используется в получении электроэнергии и тепла и не может конкурировать с углеводородным топливом....
Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.
В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.
Никакого начала не было - вселенная, заполненная энергией ЭМ волн , существует изначально.
То есть, никакой энергетической проблемы не решилось от слова совсем. Так как для производства металлического алюминия, тратится уймище энергии. Производят его из глины, оксида и гидроксида алюминия, понятно что с дико низким КПД, что бы потом его сжечь для получения энергии, с потерей ещё КПД ????
Веселенькое однако решение энергетических проблем, на такие решения никакой энергетики не хватит.
Вместо трудновыполнимых колец, я буду использовать,цилиндрические магниты, собранные в кольцевой пакет, в один, два или три ряда. На мой взгляд получиться фрактал 1 прядка. Мне кажется, что так будет эффективней, в данном случае. И в место катушек, надо попробывать бифиляры или фрактальные катушки. Думаю, хороший будет эксперимент.
Проблема в том, что человечество зомбировано религией, что бог создал всё из ничего. Но у многих не хватает ума подумать, а кто создал бога? Если бога никто не создавал - значит он существует изначально. А почему самому космосу и самой вселенной как богу-творцу - нельзя существовать изначально?
Единственным творцом материального мира, его составной субстанцией, источником движения и самой жизни является энергия космоса, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и полагается богу заполнено всё космическое пространство, включая атомы и клетки.
От углеводородов кормится вся мировая финансовая элита, по этому они закопают любого, кто покусится на их кормушку. Это один. Два - наличие дешевого источника энергии сделает независимым от правительств стран все население планеты. Это тоже удар по кормушке.
Вначале было то, что существует изначально и никем не создавалось. А это
- безграничное пространство космоса
- безграничное время протекания множества процессов различной длительности
- электромагнитная энергия, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и положено творцу (богу) материального мира, заполнено всё безграничное пространство космоса, из энергии ЭМВ состоят атомы и клетки, то есть материя.
Надо различать материю и не материю. Материя - это то, что состоит из атомов и клеток и имеет массу гравитации, не материя - это энергия ЭМ волн, из которых и состоит материя
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к энергетическому оборудованию и может использоваться для получения водорода как в стационарных установках, так и на транспорте. Генератор представляет собой химический реактор, вырабатывающий водород путем гидролиза, т.е. разложения воды. Для этого используется твердый реагент, т.е. реакция гидролиза носит гетерогенный характер - идет на поверхности твердого вещества. Предполагается, что полученный таким образом водород в...
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к электротехнической промышленности. Электролизер снабжен регулятором уровня жидкости, выполненным в форме трубки, соединенной с герметичной емкостью, заполненной дистиллированной водой, с возможностью автоматического регулирования уровня жидкости в емкости электролизера при помощи вакуумного клапана. Электролизер соединен с емкостью жидкой щелочи через дозатор, снабженный соленоидом и реле времени. Электролизер соединен также с...
Водород при соединении с кислородом-окислении, занимает первое место по калорийности на 1 кг топлива среди всех горючих используемых для поучения электроэнергии и тепла. Но высокая калорийность водорода до сих пор не используется в получении электроэнергии и тепла и не может конкурировать с углеводородным топливом....
Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.
