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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2258669

Wasserstoff-Generator und Verfahren zu deren Betrieb

Name des Erfinders: Deaf IN (RU); Cheliabinsk VF (RU); Scherbakov AN (RU)
Der Name des Patentinhabers: Open Joint Stock Company "Rocket und Space Corporation" Energia "Koroljow" (RU)
Korrespondenzanschrift: 141070, Region Moskau, Korolev, st .. Lenin, 4a, OAO RSC "Energia". SP Königin, gewerbliche Schutzrechte und Innovationsabteilung
Startdatum des Patents: 2003.06.24

Die Erfindung betrifft Kraftanlagen und ist für die Wasserstoffproduktion in stationären Anlagen und den Transport verwendet. Der Wasserstoffgenerator, an die Kügelchen in der Hydrolysereaktion des festen Reaktanden ausgeführt wird, enthält das Reaktionsgefäß mit einem festen Reaktanden Pellet, eine Wasserstoffleitung Flüssigreagens Zuleitung und der Wärmetauscher Abgabe Reaktionswärme zu entfernen. Die Zusammensetzung eingeführt Generatorbehälter mit der Luke am Generator versiegelt und in den Trichter eingeführt und Starten des Kühlmittelrohr Heizung, die in dem Wärmetauscher-Kreislauf eingebracht wird Reaktionswärme an seinem Ausgang zur Entfernung. Verfahren zum Betreiben der Wasserstoffgenerator umfasst, aus dem Trichter des festen Reaktanden in das Reaktionsgefäß Granulat Laden der Zufuhr von Flüssigkeit in das Reaktionsgefäß der Reaktant, die Reaktanden Erhitzen des Generatorkühl Reagenzien in einem stationären Modus zu starten, um die Reaktionsprodukte aus dem Reaktionsgefäß Entleeren und all die obigen Operationen zu wiederholen. Vor dem Laden der Pellets des festen Reaktanden im Reaktionsgefäß vorgewärmt auf die Reaktionstemperatur in dem Trichter, und dann Austragen des festen Reaktanden Pellet in das Reaktionsgefäß wird dieses Trichters mit dem nächsten Abschnitt des festen Reaktanden Pellet mit nachfolgendem Erhitzen der Wärme, die durch die Reaktion erzeugte gefüllt und aus dem Reaktionsgefäß zugeführt, . Multi-Aufgabetrichter wird als ein wichtiges Element des Thermogenerators System verwendet, das Generatoreffizienz und verbessert die Leistung durch den Stromverbrauch für den Eigenbedarf zu reduzieren und reduzieren die Inbetriebnahmezeit. Der Generator dieser Bauart kann sehr kompakt gestaltet werden.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Kraftanlagen, und kann verwendet werden , um Wasserstoff in stationären Anlagen und den Transport zu erzeugen.

Der Generator ist ein chemischer Reaktor, der Wasserstoff durch Hydrolyse erzeugt, d.h. Zersetzung von Wasser. Zu diesem Zweck ist der feste Reaktant, das heißt Hydrolysereaktion ist heterogen in der Natur - ist auf der Oberfläche eines Feststoffs. Es wird angenommen, daß der Wasserstoff so dann als Brennstoff für Kraftwerke (EI) der Brennstoffzelle (FC) verwendet, erhalten wird. Zusätzlich kann Wasserstoff verwendet werden, selbstverständlich in anderen Bereichen, wie beispielsweise Metallschneiden, Schweißen, usw.

Das berühmteste Beispiel des Gasgenerators mit einem festen Reagenz sind Generatoren von Acetylen-Typ GNF 1,25 und 1,25-HWR und andere [1]. Sie wendeten und heterogene Hydrolysereaktion und als festen Reaktanden ist Calciumcarbid. Diese technische Lösung wird als gleichwertig gemacht. Dessen Nachteile (sowohl des Generators und seine Wirkungsweise) sollte die folgenden umfassen:

- Ähnlich wie bei einem Generator nicht zur Erzeugung von Wasserstoff entwickelt;

- Sie arbeiten nicht automatisch neu starten, nachdem die Produktion des festen Reaktanden muss aus dem akkumulierten festen Niederschlag gereinigt werden;

- Die Leistung dieser Generatoren ist schlecht geregelt wird, da es keine Temperatursteuersystem (PP) ist;

- Nicht die Wärme in der Reaktion erzeugt wird.

Näher ist im Wesentlichen ein Wasserstoff - Generator für Kraftwerke auf Basis von Brennstoffzellen-Kraft auf Tauch verwendet [2]. Der Reaktor und die Hydrolysereaktion verwendet als festen Reaktanden Metallhydride verwendet werden (das heißt Metallverbindungen mit Wasserstoff). Der Generator umfasst ein Reaktionsgefäß, das und eine Leitung zum Entfernen platziert wird Reaktionswärme, Wasser-Mischvorrichtung in das Reaktionsgefäß (innerhalb des letzteren angeordnet) in einem Behälter mit Metallhydrid Granulate, Wärmetauscher Wasser aus dem Reaktor und Wasserstoffentfernung Reaktor zuzuführen. Zur gleichen Zeit , um die Abmessungen und Gewichtseigenschaften von PP zu verbessern Licht Metallhydride verwendet, die recht teuer sind (LiH, BeH 2 , ...). Dies erhöht deutlich die Kosten zur Herstellung von Wasserstoff und ist ein wesentlicher Nachteil des Generators [2] für den Prototyp in diesem Fall angenommen.

Zusätzlich zu den Unzulänglichkeiten des Standes der Technik (sowohl die Vorrichtung und das Verfahren für ihren Betrieb) sollte Folgendes enthalten:

- Die Unfähigkeit des Generators automatisch mit dem festen Reagens neu starten;

- Energieverbrauch des thermischen Generatorsystem mit der Tatsache verbunden, dass beim Start des Generators notwendig, eine große Menge der Substanz in dem Reaktionsgefäß zu erwärmen, und darüber hinaus, die Gleichmäßigkeit der Temperatur in der gesamten Reaktionskammer zu gewährleisten;

- Der Mangel an Generator-Design ist klein und die thermische Effizienz seiner MFR.

Die Aufgabe der vorgeschlagenen Lösungen besteht darin , einen Wasserstoffgenerator automatisch zu arbeiten angepasst ist, mit einer verbesserten Betriebseffizienz und eine erhöhte thermische Leistung. Es ist notwendig, ein Verfahren und seinen Betrieb zu entwickeln.

Das Problem, dass in dem Wasserstoffgenerator gelöst, mit den Körnchen des festen Reaktanden auf der Hydrolysereaktion ausgeführt wird und Reaktionsbehälter enthält , mit dem Granulat des festen Rückgrat Wasserstoff Reagenzabgabedüse artery Flüssigreagens Zuführen und einen Wärmetauscher zur Abfuhr der Reaktionswärme, setzte den Trichter mit der Luke, abgedichtet an der Generator und in den Trichter eingeführt, und die Kühlmittelrohrheizung beginnend, die in der Wärmetauscher-Kreislauf eingebracht wird Reaktionswärme an seinem Ausgang zur Entfernung.

Der Trichter kann somit an der Oberseite des Reaktionsbehälters angeordnet werden.

Die Funktionsweise eines solchen Wasserstoffgenerator in der Hydrolysereaktion mit dem Granulat des festen Reaktanden Betrieb enthält der Pellets des festen Reaktanden in das Reaktionsgefäß aus dem Vorratsbehälter, die Zuführung in das Reaktionsgefäß flüssiges Reagenz Laden der Reaktanden Erhitzen des Generators zu starten, um die Reaktanten im stationären Zustand Drain Produkte Kühl die Reaktion aus dem Reaktionsgefäß und Wiederholen aller obigen Operationen und ist dadurch gekennzeichnet, dass, bevor das Granulat des festen Reaktanden im Reaktionsgefäß vorgewärmt auf die Reaktionstemperatur in den Trichter geladen wird, und dann die festen Reaktanden Pellet in das Reaktionsgefäß Austragen dieses Trichters mit dem nächsten Abschnitt des festen Reaktanden Pellets gefüllt ist mit anschließendes Erhitzen der Wärme, die während der Reaktion erzeugte und aus dem Reaktionsgefäß zugeführt.

Das Wesen des Vorschlags besteht darin, daß der Trichter mit Pellets des festen Reaktanden gefüllt (z.B. Aluminium), aber ihre direkte Zweck und erfüllt zwei wichtige Funktionen im thermischen Generatorsystem. Zuerst wird, wie dem Wärmetauscher und dem Reaktionsbehälter dient Trichters Wärme aus dem Reaktionsgemisch zu entfernen, und zweitens ist es der Ausgangs Erhitzer festen Reaktanden. Die Temperatur der Pellets in den Trichter gebracht wird, im wesentlichen auf die Arbeitstemperatur in dem Reaktionsbehälter, die die Zeit des Oszillatorausgangsmodus zu minimieren, ermöglicht.

Beim Füllen heiße Granulat im Reaktionsgefäß ihrer Wechselwirkung mit dem flüssigen Reagens unmittelbar als dünne Flüssigkeitsschicht beginnt in der Nähe der Oberfläche der Körnchen erwärmt sich schnell, und die weitere Umsetzung beginnt, sich zu unterstützen. Für Inbetriebnahme Heizung Starter-Generator dient als Granulat, das anschließend verwendet wird.

Dieses Verfahren zum Betrieb des Generators kann die thermische Effizienz der Arbeit verbessern und die Leistung des Generators während eines stationären Betriebs zu reduzieren. Durch die Reduzierung tritt die Zeit transienten Generatorbetrieb Energie zu sparen, die für diese Zeit auf ihrem eigenen Gerät Bedürfnisse ausgegeben wird.

Die vorgeschlagene Konstruktion eines Wasserstoffgenerator und bietet die Möglichkeit, für seine langfristigen Betrieb mit einem automatischen Neustart der Reaktanden. Dies ermöglicht die Verwendung solcher Vorrichtungen zum großen Teil ein und Transportenergie.

Wasserstoff-Generator und Verfahren zu deren Betrieb

Die Schaltung eines solchen Generators ist in der Figur angegeben, wo angegeben:

1 - Reaktionsgefäß;

2 - Granulat des festen Reaktanden;

3 - Wasserstoff Autobahn Frage;

4 - liquid Edukteinspeisung Rohr;

5 - einen Wärmetauscher zur Abfuhr der Reaktionswärme;

6 -lyuk Trichter;

7 -zagruzochny Trichter;

8 -puskovoy Heizung;

9 -magistral Kühlmittel;

Der Trichter (7) ist es ratsam, den oberen Teil des Reaktorbehälters (1) zu platzieren, obwohl sie einzeln positioniert werden können. Wenn der Generator Trichter (7) ist fast immer mit Körnern des festen Reaktanden gefüllt und aus dem Reaktionsgefäß (1) getrennt, das heißt, wird die Behältertür (6) geschlossen und abgedichtet.

Auch Pellets in den Trichter (7) montiert Abschuß Erhitzer (8) und die Kühlmittelleitung (9). Diese Zeile wird in Pumpen des Kühlmittelkreislauf Kühlreaktivmischung aktiviert wird, und mit dem Ausgang des Wärmetauschers angeschlossen, um die Reaktionswärme (5) zu entfernen.

Das Reaktionsgefäß (1) eine flüssige Reagens Zuleitung (4) und Wasserstoffabgabeleitung (3).

Derartige Vorrichtung arbeitet wie folgt.

Nach dem Entladen erhitzten festen Reaktanden Pellets aus dem Trichter (7) in das Reaktionsgefäß (1), Trichter (7) mit dem nächsten Abschnitt des Granulates gefüllt ist, und die Zuleitung für das flüssige Reagens (4) in das Reaktionsgefäß (1) mit dem flüssigen Reaktanten zugeführt. Wenn Fluid Wechselwirkung mit dem heißen Granulate festen Reaktanten (2) beinahe sofort beginnt eine exotherme chemische Reaktion und die resultierende Wasserstoff wird durch die Leitung Wasserstoffabgabe (3) entfernt.

Die Wärme, die durch die Reaktion erzeugt wird, aus dem Reaktionsgefäß (1) entfernt, das Kühlmittel in dem Wärmetauscher zirkulierende die Reaktionswärme zu entfernen (5). Erwärmte in diesem Wärmetauscher gelangt das Kühlmittel durch die Kühlmittelleitung (9) in den Trichter (7), mit Pellets des festen Reaktanden gefüllt und erwärmt sie. Bei längerem Betrieb Temperaturgenerator Pellets in den Trichter (7) erreicht im Wesentlichen Betriebstemperatur im Reaktionsgefäß (1).

So ein anderer Teil des Granulats betriebsbereit. Wenn Sie zum ersten Mal einen "kalten" Wärmeerzeuger von festen Reagens Granulat starten die Heizung erzeugt Start (8). In Zukunft wird es ausgeschaltet.

Nach der Entwicklung der Reaktanden in dem Reaktionsgefäß (1) Reaktionsprodukte (flüssig) verschmelzen, und das Reaktionsgefäß wurde erneut mit erhitzten festen Reaktanden Pellet gefüllt, und der Prozess wird wiederholt.

Somit ist die Aufnahme des Wasserstoffgenerator mit mehreren Trichter, nicht nur für den vorgesehenen Zweck, sondern auch als ein wichtiges Element PAGE Generator verbessert Generator Effizienz und Leistung durch den Stromverbrauch für den Eigenbedarf zu reduzieren und reduzieren die Inbetriebnahmezeit. Dies ist eine große positive Wirkung, die gemäß der technischen Lösung erreicht wird. Zusätzlich kann der Generator dieser Konstruktion sehr kompakt gemacht werden, und deren Betrieb liefert fast unaufhörlichen Erzeugung von Wasserstoff langfristige Arbeit und kann automatisch durchgeführt werden.

LITERATUR

1. V.V.Rybakov "Lehrbuch gazosvarshchika" Mashgiz., Moskau, 1956 str.34-36.

2. "Die Erzeugung von Wasserstoff durch Hydrolyse in Kraftwerke auf Basis Tauch Ziel Brennstoffzellen." Pat.5372617, USA, 1994 g.

FORDERUNGEN

1. Der Wasserstoffgenerator, läuft auf der Hydrolysereaktion des festen Reaktanden an die Perlen und das Reaktionsgefäß die festen Reaktanden Pellet Rückgrat Wasserstoff Abgabe von Flüssigkeits Reagenzversorgung trunk und dem Wärmetauscher zur Entfernung von Reaktionswärme enthält, daß in den Generatorbehälter mit der Luke eingeführt gekennzeichnet, wenn der Generator ist hermetisch abgedichtet und in den Trichter gesetzt und Starten des Kühlmittelrohr Heizung, die in dem Wärmetauscher-Kreislauf eingebracht wird Reaktionswärme an seinem Ausgang zur Entfernung.

2. Der Wasserstoffgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trichter an der Oberseite des Reaktionsbehälters angeordnet ist.

3. Verfahren der Wasserstoffgenerator für den Betrieb mit den festen Reagens Granulat auf die Hydrolysereaktion ausgeführt wird, umfassend den festen Reaktanden von Granulat aus dem Vorratsbehälter in den Reaktionsbehälter zugeführt wird, die Zufuhr von Flüssigkeit in das Reaktionsgefäß der Reaktant, die Reaktanden Erhitzen des Generatorkühl Reagenzien in einem stationären Modus, Entleeren der Reaktionsprodukte zu starten aus dem Reaktionsgefäß und alle diese Maßnahmen, dadurch gekennzeichnet, dass sich wiederholenden, bevor das Granulat des festen Reaktanden im Reaktionsgefäß vorgewärmt auf die Reaktionstemperatur in den Trichter geladen wird, und dann die festen Reaktanden Pellet in das Reaktionsgefäß entladen wird dieser Vorratsbehälter mit dem nächsten Abschnitt des festen Reaktanden Pellets gefüllt, gefolgt ihre Heizwärme während der Reaktion zugeführt und aus dem Reaktionsgefäß erzeugt wird.

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Erscheinungsdatum 22.12.2006gg