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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2243147

WASSERSTOFFSTROMGENERATOR TRANSPORT

Name des Erfinders: Cheliabinsk VF (RU); Deaf IN (RU); Scherbakov AN (RU); Arakelov AG (RU); Vladimir Mikhaylov (RU); Kashinkin VP (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 Korolev, gewerbliches Eigentum und Innovationsabteilung
Startdatum des Patents: 2003.05.29

Die Erfindung betrifft Kraftanlagen, und kann verwendet werden, um Wasserstoff in stationären Anlagen und den Transport zu erzeugen. Der Wasserstoffgenerator Transportkraftwerk bei der Hydrolyse mit einem festen Reagenzbehälter Betrieb enthält einen festen Reaktanden in dem Reaktionsgefäß angeordnet und eine Wasserstoffleitung flüssige Reaktant Zuführrohr Dispensen, ein Wärmetauscher die Reaktionswärme und den Ausgangs Erhitzer Flüssigkeit zu entfernen. Der Aufbau des Generators eingeleitet das Überlaufgefäß am Boden des Reaktionsgefäßes durch das Verschlusselement in Verbindung steht mit einem Volumen von mehr als das Volumen des flüssigen Reagens und ausgestattet mit einer Autobahn Druckbeaufschlagung und Zuleitung des flüssigen Reagens in den Überlauftank verbunden ist, der die Heizeinrichtung houses beginnt und und einen Temperatursensor Flüssigkeit, wobei der feste Reaktand über die Höhe der Säule des flüssigen Reagens verteilt wird. Das Reaktionsgefäß und das Überlauftank aus zwei koaxialen zylindrischen Behältern aus ineinander geschachtelt und im Reaktionsgefäß vorgelegt. Die Erfindung ermöglicht einen Wasserstoffgenerator mit automatischer Stabilisierungsmodus und hoher Geschwindigkeit zu schaffen.

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.

Zuvor wurde die letztere verwendet meist Acetylen Generatoren GNF-1,25 und 1,25-HWR [1]. So sowohl heterogene als Reaktion Hydrolyse verwendet wird, und als festen Reaktanden diente Calciumcarbid. Diese technische Lösung wird als gleichwertig gemacht. Nachteile sind die folgenden:

- Synthetisierter Acetylen ist nicht geeignet für kislorodovodorodnyh TE und bedarf weiterer Zersetzung Wasserstoff zu erzeugen. Dies erschwert erheblich die Konstruktion von Kraftwerken und verringert seine Effizienz. Niedrigem Wasserstoffgehalt in dem Gewicht solcher Oszillatoren macht sie ungeeignet für den Transport;

- Unlöslicher Rückstand (lime) durch die Acetylen-Generatoren gebildet wird, die Ansammlung von denen begrenzt den Dauerbetrieb des Generators, es seine Abmessungen und Gewichtseigenschaften verschlechtert. Das Entfernen von Schlamm aus dem Reaktor erfordert zusätzliche Energiekosten, erschwert den Bau von Kraftwerken, reduziert seine Effizienz;

- Feste Reagens (Calciumcarbid) ist ein Material, Langzeitlagerung, die ziemlich schwierig und unsicher ist, weil es sehr hygroskopisch ist, und bei der Absorption von Feuchtigkeit aus der Luft abgibt Acetylen.

Die Nachteile von analogen und sollte folgendes beinhalten:

- Unzureichende Tiefenkontrolle der Gasstrom aufgrund der Tatsache, dass in einem vertikalen Reaktorbehälter mit einem festen Reagenz Kassette horizontal angeordnet ist;

- Weitere Zeitverzögerung aufgrund der Tatsache, daß das Fluid aus der Patrone mit einem festen Reagenz ausgestoßen wird, ist nicht vollständig und ziemlich langsam;

Neben analogen Nachteile sind:

- Das Fehlen der Temperatureinstellung (obwohl die Temperatur beeinflusst die Reaktion);

- Nicht optimale Gesamtstrukturanordnung, die ein Nachteil aus der Sicht des Verkehrs, insbesondere wenn große Generator ist.

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 enthält einen Reaktionsbehälter, in die die "Kamera", mit einem Metallhydrid, einem Wärmetauscher zur Abführung der Reaktionswärme, Wasser-Mischvorrichtung in das Reaktionsgefäß (innerhalb des letzteren angeordnet) zu entfernen und eine Leitung für 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.

Darüber hinaus sollten die Nachteile des Prototyps Folgendes umfassen:

- Starre Ausgaben Generatorkennlinie aufgrund der starken Abhängigkeit der chemischen Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur und der damit verbundenen Schwierigkeit, den Betrieb des Generators zu stabilisieren;

- Energieverbrauch des thermischen Generatorsystem mit der Tatsache verbunden, dass die Strömungs Einstellen der Temperatur erforderlich, die gesamte Substanz in dem Reaktionsgefäß zu ändern, und darüber hinaus, die Gleichmäßigkeit der Temperatur in der gesamten Reaktionskammer zu gewährleisten;

- Ein Konstruktionsfehler ist der Generator und die thermische Trägheit, die EI, die Nutzung im Verkehr behindert.

Dies wird durch die Tatsache verursacht, dass die für den Betrieb des Generators für die stationäre Temperatur ist erforderlich, eine bestimmte feste und flüssige Reagenzien zu halten. Wenn eine Menge von ihnen, die Aufrechterhaltung Temperaturgenerator technisch aufwendig und erfordert erhebliche Energieverbrauch (zum Beispiel Geräte für die Arbeit Mischen). Darüber hinaus nehmen transienten Betriebsarten des Wasserstoffgenerator in diesem Fall viel Zeit, da sie eine Änderung der Temperatur der großen Massen von Stoffen erfordert eine relativ niedrige thermische Leitfähigkeit aufweist (Wasser, Metallhydride). Für den Transport ist dies ein großer Nachteil.

Das Ziel der vorgeschlagenen Lösung ist die Entwicklung eines Wasserstoffgenerators mit einem "weichen" Strömungscharakteristik, automatische Stabilisierung und erhöhte Geschwindigkeit. Darüber hinaus sollte der Generator so kompakt sein, um in Transport verwendet werden.

Der Kern des Vorschlags ist wie folgt.

Neben den Verlauf der Reaktion eingestellt (d.h. Generatorleistung) in Bezug auf Temperaturänderungen in der vorgeschlagenen Lösung und die Fläche des festen Reaktanden. Im Vergleich mit der Wirkung des temperaturgesteuerten Bereich des festen Reaktanden ist viel mehr "weich". Letzteres wird durch die Tatsache verursacht, dass der Wasserstoffverbrauch in den Bereich des festen Reaktanden proportional ist, und die Komponente kann ganz glatt variieren und es hängt von der Temperatur exponentiell (exp (-1 / T)), daß deutlich nicht linear. Dieser Umstand ermöglicht es, den Generator Leistungsanpassung in zwei Stufen: zunächst Grobeinstellung - die Temperatur der Reaktanden zu ändern, und die anschließende glatt - Wechsel festen Reagens-Bereich, in die Flüssigkeit eingetaucht.

Wird eingeführt, dieses Prinzip in der Wasserstofftransportkraftwerk Generator arbeitet bei Hydrolyse mit einem festen Reagenz und mit einem Behälter mit einem festen Reagenz zur Umsetzung, in einem Reaktionsgefäß angeordnet, um eine trunk Wasserstoffabgabeleitung Zuführen von flüssigem Reagenz, einem Wärmetauscher die Reaktionswärme zu entfernen und die Anfangsheizung Fluid das Überlaufgefäß, welches den Boden des Reaktionsgefäßes durch das Verschlusselement in Verbindung steht das Volumen des flüssigen Reagens und ausgestattet mit einer Autobahn Druckbeaufschlagung und Zuleitung des flüssigen Reagenz mit einem Volumen, in den Überlauftank angeschlossen übersteigt, die die Heizung houses starten, sondern auch die Fluidtemperatursensor, wobei festen Reagens über die Säulenhöhe von flüssigen Reagens verteilt.

WASSERSTOFFSTROMGENERATOR TRANSPORT

Das Reaktionsgefäß und das Überlauftank aus zwei koaxialen zylindrischen Behältern aus ineinander geschachtelt und im Reaktionsgefäß vorgelegt.

Die Schaltung eines solchen Generators ist in der Figur angegeben, die gekennzeichnet ist: 1 - einen Behälter mit einem festen Reagenz; 2 - das Reaktionsgefäß; 3 - Wasserstoff Autobahn Frage; 4 - liquid Edukteinspeisung Rohr; 5 - einen Wärmetauscher zur Abfuhr der Reaktionswärme; 6 - Ausgangsfluid-Heizung; 7 - ein Überlauftank; 8 - Boost-Autobahn; 9 - das Verriegelungselement; 10 - Flüssigkeitstemperatursensor.

Powered Generator folgt. Durch flüssige Reaktant Versorgungsleitung (4) in seinem Verstärkungsüberlaufbehälter (7) und wird dort Trigger Heizung erwärmt (6). Das Verriegelungselement (9) somit geschlossen. Nach Erreichen der gewünschten Temperatur (gesteuert durch einen Temperatursensor (10)), stellte sich die Heizung Anfahren, und das Verriegelungselement (9) geöffnet wird. Die Flüssigkeit aus dem Überlaufbehälter (7) fließt, in den Reaktionsbehälter (2), wobei der Behälter vertikal mit festen Reaktanden angeordnet ist (1). Wobei der Behälter (1) vollständig mit Flüssigkeit bedeckt ist.

Startet eine chemische Reaktion mit Wasserstoff und Wärme, die über einen Wärmetauscher abgeführt wird (5). Performance-Generator in zwei Schritten eingestellt. Erste grobe - eine geeignete Temperatur in dem Reaktionsgefäß Einstellen und genauer dann - indem die Höhe der Flüssigkeit in ihm eingestellt wird, d.h. Eintauchtiefe in den Flüssigkeitsbehälter mit dem festen Reagens (1). Letzteres wird durch Variieren des Drucks in den Überlaufbehälter (7) erreicht, die Leitung zu steigern (8) dient.

Nach der Einstellung kann die gewünschte Flüssigkeitspegel in dem Reaktorbehälter (2) das Verriegelungselement (9) geschlossen werden. Es ist auch möglich, es offen zu lassen. In diesem Fall wird bei einem konstanten Druck in dem Überlauftank automatisch stabilisiert Lasing, d.h. Generatorleistung. Durch die Erhöhung der Wasserstoffdruck im Reaktionsgefäß (2), wird die Flüssigkeit aus es in den Überlaufbehälter (7) verschoben wird, Feststoffkomponente reaktiven Bereich reduziert und verringert den Verbrauch an erzeugtem Wasserstoff. Der Druck in dem Reaktionsgefäß (2) fällt, bis sie den gleichen Wert erreicht.

Durch Reduzieren des Drucks in dem Reaktionsgefäß (2) eines flüssigen Reaktanten, im Gegenteil, es tritt in den Behälter aus dem Überlauf (7). Erhöhte Flüssigkeitsniveaus und vergrößerte Fläche des festen Reaktanden benetzt. Als Ergebnis der erhöhten Verbrauch und den erzeugten Wasserstoff.

Somit gibt autostabilization Wasserstoffdruck im Reaktionsgefäß (2) entsprechend der Größe des Referenzdruckentlastungsbehälter (7) (für die Differenz der Flüssigkeitsspiegel in diesen kommunizierenden Volumina). Da ferner das feste Reagens gleichmäßig über die Höhe des Reaktionsgefäßes (2), das Verhältnis zwischen den festen und flüssigen Reagenzien platziert wird konstant auf allen Stufen der Flüssigkeit in dem Reaktionsbehälter gehalten wird (2).

Wenn der Generator Druckentlastungsbehälter Anhalten (7) reduziert wird, fließt die Flüssigkeit aus dem Reaktionsbehälter (2) in den Behälter (7) und der Feststoffreaktionsteilnehmer in einer Wasserstoffatmosphäre isoliert ist. Wasserstoffentwicklung aufhört. Wenn der Generator einen Neustart in dem Überlaufbehälter verbleibenden (7), wird die Flüssigkeit wieder erwärmt, was für den Oszillator-Ausgangsmodus die Zeit reduziert.

Um die Größe eines Wasserstoffgenerators Reaktorbehälter (2) und der Überlaufbehälter (7) reduzieren kann in miteinander in Form von zwei koaxialen, zylindrischen Behälter verschachtelt nutzbringend sein, wurde das Reaktionsgefäß in einem Bypass-Kapazität gegeben.

Somit macht es die vorgeschlagene Lösung es möglich, einen kompakten Wasserstoffgenerator zu schaffen, der auf die Hydrolysereaktion ausgeführt wird, die einen tiefen Anpassungsgrad besitzt, weiche Kennlinie, eine hohe Geschwindigkeit und der Lage, in die Selbststabilisierungsmodus arbeitet. All dies macht es vorteilhaft, den Wasserstoffgenerator des Transport zu verwenden.

REFERENZLISTE

1. V.V.Rybakov. gazosvarshchika Lehrbuch. - M., Mashgiz 1956

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

FORDERUNGEN

1. Der Generator Kraftwerk Wasserstofftransport bei der Hydrolyse mit einem festen Reaktanden zu arbeiten und einen festen Behälter mit einem Reagenz platziert in einem Reaktionsgefäß mit einem Stamm Wasserstoff Abgabe von Flüssigkeits Edukteinspeisung Rohr, einen Wärmetauscher zu entfernen Reaktionswärme und beginnen Heizfluid, dadurch gekennzeichnet, dass enthaltend Zusammensetzung Generator führte das Überlaufgefäß am Boden des Reaktionsgefäßes durch das Verschlusselement in Verbindung steht mit einem Volumen von mehr als das Volumen des flüssigen Reagens und ausgestattet mit einer Autobahn Druckbeaufschlagung und Zuleitung des flüssigen Reagenz wird in den Überlauftank verbunden ist, der die Heizeinrichtung houses beginnt und Flüssigkeitstemperatursensor , wobei der feste Reaktand über die Höhe der Säule des flüssigen Reagens verteilt wird.

2. Generator Wasserstoff Transportanlage, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgefäß und das Überlauftank aus zwei koaxialen zylindrischen Behälter in ineinander verschachtelt und im Reaktionsgefäß vorgelegt.

Druckversion
Erscheinungsdatum 22.12.2006gg