Способ генерации водорода

Описание проекта

Способ генерации водорода

Способ может использоваться для получения водорода, как в стационарных установках, так и на транспорте. В предлагаемом способе производство водорода осуществляется путем химической реакции между водой и композитом из алюминия и щелочи. Способ может быть использован в автомобилях, а также в других подвижных и неподвижных системах, вырабатывающих газообразное топливо для питания ДВС, турбин и других устройств и установок, для работы которых необходимо газообразное топливо. В способе могут быть использованы твердые металлы, композиты из металлов и других твердых материалов, взаимодействие которых с водой или другими жидкостями способно в результате общей химической реакции производить горючие газы.

Известным способом производства водорода является способ на основе использования энергоаккумулирующих веществ (ЭАВ), выделяющих энергию при химическом взаимодействии с водой [Варшавский И.Л. Энергоаккумулирующие вещества и их использование. - Киев: Наукова думка, 1980. - С.79-105 с.]. В этом способе в реактор газогенератора засыпают ЭАВ, подают воду, отводят водород. Распределение жидкости в слое порошка ЭАВ обеспечивают разветвленной системой каналов для ее подвода, состоящей из вертикального коллектора, по высоте которого устанавливают по три штуцера, заканчивающихся наконечниками с цилиндрическими соплами.

К недостаткам аналога можно отнести следующее:

- не достаточное взаимодействие с водой всех слоев порошка ЭАВ;

- высокая инертность, поскольку часть воды аккумулируется в продуктах реакции, и при отключении установки эта часть обусловливает продолжение реакции.

Известен способ [патент RU №2258669], в котором в реактор помещают гранулы твердого реагента, подают жидкий реагент, отводят водород и тепло реакции.

Твердый реагент помещают в загрузочный бункер с люком, герметичным при работе генератора, а внутрь загрузочного бункера вводят пусковой нагреватель и магистраль теплоносителя, которую включают в контур теплообменника для отвода тепла реакции на его выходе.

К недостаткам данного изобретения можно отнести следующее:

- трудность управления процессом производства водорода из-за загрузки гранул твердого реагента в реакционный сосуд из загрузочного бункера;

- сложность технологического процесса из-за необходимости перед загрузкой гранул твердого реагента в реакционный сосуд их предварительного нагревания до температуры реакции в загрузочном бункере;

- зависимость эффективности работы генератора и его быстродействия от работы загрузочного бункера, который используется в качестве важного элемента системы терморегулирования генератора.

Известен способ [патент RU №2253606], в котором производство водорода осуществляют путем химической реакции между водой и композитом из алюминия в реакторе, внутри которого устанавливают пластины из композита алюминия.

В качестве основного недостатка можно отметить сложность технологического процесса смены реагирующего компонента.

Известен способ [патент RU 2407701], в котором для производства водорода путем химической реакции воды и композита из алюминия и щелочи, внутри реактора устанавливают пластины композита из алюминия и щелочи, пропускают через реактор воду и отводят вырабатывающийся водород.

Пластины композита из алюминия и щелочи выполняют прямоугольной формы, устанавливают их внутри реактора в сменном картридже, вертикально, меньшей стороной вниз, располагают по радиусу равномерно по окружности и фиксируют с двух сторон в радиальных пазах крепежного элемента пластин. Выработанный водород из реактора отводят через отверстие, расположенное в верхней части реактора. Подачу и отвод воды осуществляют через два отверстия, расположенных на одном уровне в центральной части реактора. Полный отвод воды и удаление шлаков из реактора осуществляют через отверстие в нижней части реактора.

Описанный способ позволяет производить водород в результате химической реакции композита из алюминия с содержанием NaOH до 10% и водой. Производительность данного реактора определяется суммарной площадью поверхности пластин активированного композита, а время работы их толщиной и массой.

К недостаткам следует отнести необходимость полной остановки процесса выработки водорода при смене картриджа с пластинами композита из алюминия.

Предлагаемый способ направлен на решение задачи по созданию технологий, позволяющих повысить эффективность генерации газообразного топлива и заключается в разработке способа генерации водорода в автономном генераторе водорода со сменой реагирующего компонента без остановки процесса выработки водорода.

Результат достигается тем, что изделия из композита алюминия (магния, бериллия) выполняют в форме куба (параллелепипеда) с отверстиями в трех ортогональных направлениях, размещают их в решетчатые контейнеры, которые помещают каждый в отдельный герметичный реактор, воду через которые пропускают через впускные для воды отверстия, снабженные запорными задвижками, соединенные с магистралью впускной воды, и через выпускные для воды отверстия, снабженные запорными задвижками, соединенные с магистралью выпускной воды, соединяют магистрали с теплообменником. Водород из герметичных реакторов отводят через отверстия, снабженные запорными задвижками, соединенные с магистралью водорода, которую соединяют с газопотребляющим устройством.

Объем выделения водорода регулируют объемом подачи воды в каждый реактор.

Для определения степени израсходованности ресурса материала изделий фиксируют время нахождения каждого изделия во взаимодействии с водой и сравнивают с нормой времени.

Для замены изделия в каждом отдельном реакторе закрывают впускные и выпускные запорные задвижки воды, сливают воду вместе со шлаками через сливное отверстие, закрывают запорную задвижку водорода, открывают съемную крышку реактора и заменяют изделие вместе с решетчатым контейнером.

В предлагаемом способе водород производят в результате химической реакции композита из алюминия (магния, бериллия) с содержанием NaOH до 10% и воды. Производительность каждого из реакторов определяется суммарной площадью поверхности отверстий кубических изделий активированного композита, а время работы - их толщиной стенок отверстий и массой куба изделия.

Предлагаемый способ позволяет обеспечить быструю замену твердого реагента, безопасность и отсутствие вредных выбросов. Применение модульного принципа допускает технологическое масштабирование. Ресурс единичной заправки всех реакторов позволяет обеспечивать непрерывную работу топливного элемента на максимальной расчетной мощности в течение расчетного времени. В режиме ожидания время гарантированной готовности установки, реализующей предлагаемый способ, к использованию может составлять достаточно продолжительный расчетный период.