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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2266157

Wasserstoff-Generator

Name des Erfinders: Deaf IN (RU)
Der Name des Patentinhabers: Open Joint Stock Company "Rocket und Space Corporation" Energia (RU) "SP Korolev."
Korrespondenzanschrift: 141070, Region Moskau, Korolev, st .. Lenin, 4a, JSC "RSC" Energia ". SP Korolev" Industrial Property and Innovation Laboratory
Startdatum des Patents: 2004.02.24

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, beispielsweise in Metallschneiden, Schweißen. Der Wasserstoffgenerator, um exotherme Hydrolysereaktion Gefäß läuft umfasst einen Wasserstoff an das Rückgrat und Abgabewärmetauscher die Reaktionswärme zu entfernen. Der Aufbau des Generators zwei Wasserstoffspeicher eingeführt mit Drucksensoren ausgestattet, die jeweils Wasserstoffspeicher pneumatisch über ein Einlassventil in das Reaktionsgefäß und durch das Auslassventil verbunden - das Rückgrat der Wasserstoffabgabe, und Wasserstoffspeichervorrichtungen in Form von versiegelten Behältern sind, teilweise mit Wasser gefüllt und fluidisch miteinander verbunden sind durch einen Wärmetauscher Reaktionswärme und der Wasserdurchflussregler durch~~POS=TRUNC zu entfernen, die zusammen mit den Ventilen elektrisch mit der Steuereinheit verbunden, die verbunden ist, und Drucksensoren in dem Wasserstoffspeichermedium installiert. Die vorliegende Erfindung ermöglicht fähig eigenständigen Wasserstoffgenerator zu schaffen, der selbst in einem automatischen Modus zu kühlen. Dies macht es möglich, die Zuverlässigkeit der Arbeit mit einem einfachen Regelalgorithmen zu verbessern.

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, beispielsweise in 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. Ebenso ist es arbeitet und Wasserstoff Generator eine Hydrolysereaktion von Aluminium in einer wässrigen Alkalilösung unter Verwendung von [2] (analog). In diesem Fall wird die Erzeugung von Wasserstoff jedoch kontinuierlich durchgeführt wird und das gesamte System, einschließlich der Generator arbeitet auf "flow" -Diagramm. Die Nachteile der analogen gehören die folgenden:

- Die Verwendung von "flow" -Schema verkompliziert die Konstruktion des Generators, und zusätzliche Energie benötigt, um die Effizienz der gesamten Anlage zu reduzieren;

- Betrieb des Reaktors mit dem speziellen externen Kühlsystem zur Verfügung gestellt, was die Zuverlässigkeit des Betriebs des Reaktors verringert, erhöht den Stromverbrauch des Systems, in dem es enthalten ist, und verkompliziert Job autonomen Generator.

Näher an der beabsichtigten Lösung ist der Wasserstoffgenerator Kraftwerk (EI) unterseeischen Ziel der Brennstoffzelle [2] (Prototyp). Der Wirkungsgrad des Kraftwerks in dem obigen Fall wird, da der zirkulierende Schaltungsbetrieb wird hier nicht verwendet. Jedoch hat der Prototyp erhebliche Nachteile, die folgendes umfassen:

- Verwendung von teuren festen Reaktanden (LiH);

- Verwendet den Generator "extern" Kühlsystem zur Kühlung reduziert Effizienz Installation und Zuverlässigkeit;

- Darüber hinaus reduziert das externe Kühlsystem des Wasserstoffgenerators die Möglichkeit, seine unabhängige Verwendung und verkompliziert das Design.

Das Ziel der vorgeschlagenen Lösungen ist eine autonome Wasserstoffgenerator arbeitet ohne "externe" Kühlsystem zu entwickeln und erfordert nicht (in seiner Kühlung) Energie.

Das Problem ist, dass in dem Wasserstoffgenerator gelöst, bei der exothermen Hydrolysereaktion ausgeführt wird und das Reaktionsgefäß mit dem Backbone Wasserstoff Abgabe enthält , und der Wärmetauscher zur Abfuhr der Reaktionswärme, zwei Wasserstoffspeicher eingeführt, eingeführt mit Drucksensoren ausgestattet, dass in dem Wechselstromgenerator zwei Wasserstoffspeicher gekennzeichnet, worin jedes Wasserstoffspeicher pneumatisch über ein Einlaßventil mit dem Reaktionsgefäß verbunden ist, und durch seine Auslassventil - das Rückgrat der Wasserstoffabgabe, und Wasserstoffspeichervorrichtungen in Form von versiegelten Behältern sind, teilweise mit Wasser gefüllt ist und hydraulisch miteinander durch einen Wärmetauscher verbunden Reaktionswärme zu entfernen, und Wassermengenregler, die zusammen mit den Ventilen elektrisch mit der Steuereinheit verbunden, die verbunden ist, und Drucksensoren in dem Wasserstoffspeichermedium installiert.

Der Kern des Vorschlags ist, dass der erzeugte Wasserstoff in einem von zwei Wasserstoffspeicher abwechselnd gewinnen (Container), in dem Wasser und die hydraulisch miteinander verbunden. Wenn diese Wasserstoffdruck Wasser abwechselnd von einem Behälter zum anderen verschoben wird. Während dieses Überlaufwasser wird durch einen Wärmetauscher geleitet Reaktionswärme zu entfernen und den Reaktanden es abkühlt. Somit wird während des Betriebs des Wasserstoffgenerators "selbst off" ohne den Einsatz von Spezialanlagen mit Pumpen und anderen Motoren, wird diese direkt durch die mechanische Energie erzeugt Wasserstoff und die Kühlwasserdurchflussmenge reguliert wird verwendet. Dies erhöht die Effizienz des Generators mit den Kraftwerken und erhöht ihre Zuverlässigkeit Wasserstoffgenerator mechanische Vorrichtung unabhängig umwandelt.

Zusätzlich ist eine solche Regelung für Kühlintensität charakteristischen Autoregulation: Wasserstoff freigesetzt schneller und höher ist der Druck in dem Empfänger, die höhere Kühlwasserdurchsatz durch den Generator (wie bekannt ist, ist die Austrittsgeschwindigkeit des Wasserverdrängung proportional zum Druck). Somit erhöht die Zunahme des Wärmeerzeugers (proportional zur Wasserstoffentwicklung) und automatisch die Wärmeübertragung von dem Generator und dieses Kühlsystem arbeitet ohne Wärmesensoren.

Der vorgeschlagene Generator hat darüber hinaus eine einfache Struktur und eine einfache Steuerung Algorithmus.

Wasserstoff-Generator

Scheme Generator vorgeschlagene Konstruktion ist in der Zeichnung dargestellt, wo angegeben:

1 - Reaktionsgefäß;

2 - Wasserstoff Autobahn Frage;

3 - ein Wärmetauscher zur Abfuhr der Reaktionswärme;

4 - Wasserstoffspeicher;

5 - Einlassventile Wasserstoffspeicher;

6 - Auslassventile Wasserstoffspeicher;

7 - Drucksensoren;

8 - Wärmetauscher, Kühler;

9 - Wasserdurchfluss-Steuerung;

10 - Steuereinheit.

Das Reaktionsgefäß (1), wobei die Hydrolysereaktion exotherm ist, durch die Einlassventile (5) in Fluidverbindung mit zwei Wasserstoffspeicher (4) als Tanks mit Wasser teilweise gefüllt ausgebildet sind. Speicherung von Wasserstoff (4) mit Drucksensoren (7) und dem Wärmetauscher-Kühler (8) für Kühlwasser.

Speicherung von Wasserstoff (4) durch das Auslassventil (6) fluidmäßig mit dem Rückgrat Wasserstoff Problem (2) verbunden. Darüber hinaus, um diese Antriebe durch einen Wärmetauscher zu entfernen, die Reaktionswärme (3) und einen Strömungsregler (9) hydraulisch miteinander verbunden sind.

Verwaltung der Eingangs- und Ausgangsventile (5, 6) und der Wasserdurchflussregler (9) wird durch die Steuereinheit durchgeführt (10), die an alle Ventile elektrisch verbunden ist (5, 6) und der Strömungsregler (9). An die Steuereinheit (10) angeordnet und mit Drucksensoren (7), der in dem Wasserstoffspeichervorrichtungen (4).

Es läuft ein Wasserstoffgenerator wie folgt. Vor der Hydrolyse das Reaktionsgefäß (1) eine der Eingangsventile (5), die das Reaktionsgefäß (1) mit dem entsprechenden Wasserstoffspeicher (4) offen ist und das andere Antriebseingang des geschlossenen Ventils. Auf der Leitung mit dem offenen Einlaßventil (5) Wasserstoff zu dem entsprechenden Wasserstofftank zugeführt wird (4).

Wenn die Rate des Druckanstiegs in dem Wasserstofftank (4) ausreichend groß ist (d.h. die Reaktion läuft schnell und Wärme wird in das Reaktionsgefäß groß), öffnet Strömungsregler (9) und kaltes Wasser aus einem Wasserstoffspeicher unter Druck beginnt in der anderen zu fließen, . Nebenbei extrahiert sie Wärme aus dem Reaktorbehälter (1), durch den Wärmetauscher vorbei, die Reaktionswärme (3) zu entfernen. Gleichzeitig Wasserstoff, der vorher in der zweiten Wasserstoff auf Leitung Antrieb (nicht mit Wasser gefüllt ist) ist das Auslassventil zu öffnen (6), der den Wasserstofftank (4) Abgabe von Wasserstoff zu dem Rückgrat (2) an den Verbraucher abgegeben werden.

Die Dauer der Abkühlung des Reaktionsgefäßes (1) wird durch die Menge von Wasser in den Wasserstoffspeichervorrichtungen (4) und die Wärmeabstrahlungskapazität gespeichert ist, bestimmt - Wasserdurchsatz durch den Wärmetauscher Kühlen der Reaktionswärme (3) zu entfernen. Wasserstrom, der wiederum durch den Wasserstoffdruck in dem Wasserstoffspeichervorrichtungen (4) und die Querschnittsfläche in der Strömungsregler (9) bestimmt.

Somit gibt es eine Möglichkeit, automatische Kühlung des Reaktionsgemisches und einer gesteuerten Abkühlvorgang.

Nach der Beendigung des Zyklus des Generators und der Verdrängung von Wasser von einem zum anderen Wasserstoffspeichervorrichtung das aufgeheizte Wasser wird durch einen Wärmetauscher-Kühler abgekühlt, und der Vorgang wird umgekehrt wiederholt.

Somit macht es die vorgeschlagene Lösung es möglich, eine Stand-alone-Wasserstoff-Generator in einem automatischen Modus Kühlung selbst in der Lage zu schaffen. Dies macht es möglich, die Zuverlässigkeit der Arbeit mit einem einfachen Regelalgorithmen zu verbessern.

REFERENZLISTE

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

2. "Geräte zur Erzeugung von Wärme und Strom aus Aluminiumabfall." Pat. US №4.218.520 1980

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

FORDERUNGEN

Der Wasserstoffgenerator, bei der exothermen Hydrolysereaktion ausgeführt wird und das Reaktionsgefäß mit dem Backbone Wasserstoff Abgabe enthält und den Wärmetauscher zur Abfuhr der Reaktionswärme ist, daß in dem Wechselstromgenerator zwei Wasserstoffspeicher gekennzeichnet mit Drucksensoren eingeführt ausgestattet, wobei jede Wasserstoffspeicher pneumatisch durch ein Einlaßventil verbunden ist Reaktionsgefäß und durch den Ventilauslass - Rückgrat Wasserstoff Abgabe und Wasserstoffspeichervorrichtungen sind in Form von versiegelten Behältern, die teilweise mit Wasser gefüllt ist und hydraulisch miteinander durch einen Wärmetauscher verbunden Reaktionswärme zu entfernen und den Wasserstrom steuern, die zusammen mit den Ventilen elektrisch mit dem Gerät verbunden Steuerung, und an dem die Drucksensoren in dem Wasserstoffspeichermedium installiert verbunden sind.

Druckversion
Erscheinungsdatum 22.12.2006gg