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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2280927

VERFAHREN ZUM BETRIEB TERMOELEKTROHIMICHESKIH Generator (TEHG)
FÜR WASSERSTOFF ionisierender Strahlung

Name des Erfinders: Vorogushin Victor T. (RU); Telnova Galina (RU); Solntsev Konstantin (RU)
Der Name des Patentinhabers: Institut für Physikalische und chemische Probleme keramischer Werkstoffe Akademie der Wissenschaften (RU)
Korrespondenzanschrift: 119361, Moskau, ul. Ozernaya, 48, RAS IPC
Startdatum des Patents: 2004.10.15

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Wasserstoff aus Wasser beim Betrieb von Kernkraftwerken verwendet termoelektrohimicheskih Generatoren.

Das technische Ergebnis der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verbesserung der für die in dem Prozess der Erzeugung von Elektrizität erzeugt wird durch Verwendung der Energie der ionisierenden Strahlung und der Wärme Wasserstoff aus Wasser zu erzeugen. Gemäß der Erfindung Verfahren zur Herstellung eines Kraftwerks , das mehrere TEHG festen keramischen Elektrolyten betrieben wird , mit einem Feststoffelektrolyt mit Protonenleitfähigkeit und einem Festelektrolyten mit einer Leitfähigkeit von Sauerstoffionen und trägt auf seiner Oberfläche porösen Elektrodenbeschichtungen auf Basis von Palladium, einem Wasserversorgungssystem, die Trennung und Entfernung von Wasserstoff und Sauerstoff, sondern auch zusätzliche TEHG elektrochemische System Na-Na mit einem festen Elektrolyten auf Basis von Natrium - beta-Aluminiumoxid mit einer Leitfähigkeit von Ionen von Natrium auf der Oberfläche der porösen Elektrodenbeschichtung abgeschieden ist , wobei TEHG in einem Abteil angeordnet mit Wasser oder Dampf und spaltbares Material U 235 oder seine Oxide durch Verdrängungskammer in einem Kernreaktorkern, gefolgt, und von den Elektroden durch eine externe Last Schließen eines elektrischen Stroms in dieser Generatoren bei gleichzeitiger Trennung von Wasser Zersetzungsprodukte während der Ionisierung Bestrahlung erzeugen, wodurch in der Kammer Wärme im Prozeß der Kernspaltung erzeugten und zum erzeugen von elektrischer Energie gespeist in zusätzlichen TEHG Na-Na elektrochemischen Systems. Vor dem Einsatz in der Anodenkammer weiter platziert TEHG spaltbarem Material U-235 oder seine Oxide.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft die Umwandlung von Atom- und Wärmekraft in Elektrizität zur Erzeugung von Wasserstoff.

Es ist ein Verfahren zum Betrieb von Kernkraftwerken, in denen die gesamte Energie während einer Kernreaktion freigesetzt wird , in Wärmeenergie umgewandelt, und dann in der thermodynamischen Kreisturbinengenerator in mechanische und elektrische Energie. [1] Der resultierende Strom wird dem Elektrolyseur versorgt Wasserstoff aus Wasser zu erzeugen. Das gleiche geschieht in dem Zyklus TEHG Wärme , wenn thermische Energie in elektrische Energie [2] überführt.

Es ist bekannt , dass in dem Prozess der elektrischen Energie des nützlichen potentielle Energie zu erzeugen in Wärme umgewandelt wird (hauptsächlich aufgrund von Verlusten an den Elektroden und Elektrolyt) , die in der Regel unproduktiv zugeordnet ist [3]. Diese Wärmeverluste sind beträchtlich und die maximale Leistungspegel gleich der Hälfte der Potentialenergie [4], das heißt in diesem Fall ist die Effizienz Umwandlung der potentiellen Energie ( e)0,5 (50%) der Wirkungsgrad Carnot-Zyklus ( k).

Im Heizfall Temperatur T g und eine Temperatur von 1000 K, der Kühlschrank 400 zur Gesamtwirkungsgrad gleich

zu · e = 0,6.0,5 = 0,3 (30%).

Wenn die Anoden- und Kathodenhohlraum TEHG eine Maximaltemperatur des Zyklus zu widerstehen, und die in dem Prozess der Erzeugung elektrischer Energie erzeugte Wärme und wird durch die maximale Temperatur und somit vollständig von der thermodynamischen Zyklus angeordnet werden kann charakterisiert werden, die Erhöhung der Effizienz [5].

In diesem Fall wird die Effizienz der Grenzwert definiert durch die Formel = zu · e / 1- a + (1- e).

Bei der Herstellung von Wasserstoff aus Wasser in den Elektrolyseur - Modus eine maximale Leistungseffizienz Wert Elektrolyseur e. wird 0,5 (50%), während der Wert der Gesamteffizienz Kraftwerke zur Erzeugung von Wasserstoff wird gleich sein,

= zu · e · E = 0,15 (15%).

Im Hinblick auf die Verwendung für diesen Zweck in der elektrolytischen Strom aus Kernkraftwerken, wobei der Wert der Gesamtwirkungsgrad Kraftwerke unter Berücksichtigung der Umwandlung von hochwertigen Kernenergie wird relativ gering sein.

Es ist bekannt , daß die Energie der ionisierenden Strahlung während der Kernreaktion erzeugt wird , pro Spaltung von U 235 von 200 MeV (die Energie von schnellen Neutronen - 5 MeV, - Balken - 10 MeV, - Und Neutrino - Teilchen - 18 MeV, die Spaltfragmente - 166 MeV) [6]. Folglich ist die Energie jedes Teilchens Strahlungs tausende Male die Energie der Atome in Molekülen ionisierender (~ 5 eV) und der Valenzelektronen Bindungsenergie der Atome (~ 10 eV) [7] .

Es ist bekannt, dass während der Bestrahlung der Ionisation von Wassermolekülen zu Wasserstoff und Sauerstoff zersetzt. Teil der erhaltenen Wasserstoff- und Sauerstoffatomen treten in die umgekehrte Reaktion Wasser und Wärme zu bilden, und der andere Teil gespeichert ist [7] in der Form einer Gasmischung aus diesen Elementen. Aufgrund TEHG Festelektrolyten mit einer Leitfähigkeit von Wasserstoffionen (Protonen) und Sauerstoff - Ionen, die jeweils mit den Elektrodenbeschichtungen auf der Basis von Palladium abgeschieden wird , wird es möglich , zu trennen und Entladung dieser Gase aus der Reaktionszone mit der gleichzeitigen Erzeugung von elektrischem Strom.

Zur Verbesserung der Gesamteffizienz Kraftwerk für Wasserstoff aus dem Wassererzeugungs stellt ein Verfahren zum Betreiben TEHG ionisierende Strahlung verwenden.

Diese hermetische Kammer zu erreichen , mit isoliertem Kollektor Kernbrennstoff (U 235 oder seine Oxide) und termoelektrohimicheskie Oszillatoren mit keramischem Festelektrolyten (Brennstoffzellen), und zwar mit TE leitenden Wasserstoffionen (Protonenleitfähigkeit), insbesondere angeordnet ist , Zirkonat, Strontium und FC mit einer Leitfähigkeit von Sauerstoffionen, insbesondere auf Basis von Zirkonium und Ceroxide mit Zusätzen von Yttriumoxid und (oder) , die Seltenerdelemente [8] - beschichteten porösen Elektroden auf Basis von Palladium und-Wasserversorgungssystem und Trennsystem und das Entfernen aus der Reaktionszone während der Zersetzung von Wasser gasförmigen Reaktionsprodukte in Form von Wasserstoff und Sauerstoff gebildet wird , sondern auch zusätzliche TEHG elektrochemische System Natrium-Natrium mit keramischem Brennstoffzelle basierend auf Natrium - beta-Aluminiumoxid mit einer Leitfähigkeit von Natriumionen auf der Oberfläche beschichtet poröse Elektrode (zum Beispiel Mo) Beschichtung.

Wenn die Abdeckung in den Kern eines Kernreaktors unter dem Einfluss bewegenden Strahlung der Kernreaktion ionisierender zersetzt zu Wassermolekülen und Wasserstoffatomen und Sauerstoffionen und OH - Radikale bilden Typ [7]. Ein Teil des erhaltenen Produktes nimmt die Rückreaktion Wasser und Wärme zu bilden, und der andere Teil der Mischung aus gasförmigen Produkte ansammeln. Der Unterschied in der Partialdrücke von Wasserstoff und Sauerstoff, die jeweils auf beiden Seiten des festen Elektrolyten und die Protonenleitfähigkeit bzw. mit Sauerstoff und die potentielle Energie erzeugt eine elektromotorische Kraft an den Elektroden jeweils die TE bedeckt.

Stromableiter über Elektroden Nutzlast verbindet , kann , indem der Wasserstoffionen und Sauerstoffionen, die jeweils durch den Festelektrolyten mit einer geeigneten Leitfähigkeit TEHG unterteilt Produktgasmischung in Komponenten sein. So ist in einem Prozess der elektrische Strom und erzeugen gleichzeitig empfangen und Wasserstoff und Sauerstoff entzogen. Die Bucht ist fed Wasser (Dampf) in dem Ausmaß der Expansion und Ausgaben. Diese erzeugte Wärme in der Kammer wird auf zusätzliche TEHG elektrochemische System Natrium-Natrium mit TE auf der Basis von Natrium - beta-Aluminiumoxid mit einer porösen Elektrode, an dem der Betrieb der Anodenhohlraum eine solche TEHG angeordnet Kernbrennstoff beschichtet gerichtet. Alle elektrischen Energieflüsse zu den Elektrolyseur gerichtet Wasserstoff zu erzeugen.

QUELLEN VON INFORMATIONEN

  1. Bump TR Die dritte Generation der Brüter. Kernphysik und Plasma. M:., Science, 1974, vol. №10, s.66-77.

  2. Agrus B. Thermisch regenerierbaren Element mit flüssigen Metallen. Coll. PPTE und TE 1964 №11.

  3. Vorogushin VT Ein Verfahren zur Verbesserung der Effizienz thermisch Brennstoffzelle regeneriert. Abstracts der VI All-Union-Konferenz über Elektrochemie. Die Stromquellen und Energiewandler. 1982, Band 1, S. 61.

  4. Tabor ON Anlagen zur direkten Umwandlung von Wärmeenergie in Elektrizität. M:. Höhere Schule, 1965.

  5. Vorogushin VT Thermodynamischen Zyklus mit der Wärme, die durch die Stromerzeugung erzeugt. Journal of Physical Chemistry. 1982 t.LVI, s.1092-1095.

  6. Murray R. Einführung in die Kerntechnik. I.L.M. 1995, S.62.

  7. Platzman RL Was ist ionisierende Strahlung? Kernphysik und Plasma. M:. Nauka, 1974, S. 3

  8. E. Glebova Durchbruch in der Wasserstoff-Zukunft. Wissenschaft und Leben. 2004 №2, s.16-19.

FORDERUNGEN

  1. Verfahren zur Herstellung eines Systems termoelektrohimicheskih Generatoren (TEHG) mit festen keramischen Elektrolyten, ein Wasserversorgungssystem, die Trennung und Entfernung von Wasserstoff und Sauerstoff, einschließlich eines festen Elektrolyten Protonen leitende Festelektrolyt mit Leitfähigkeit für Sauerstoffionen und trägt auf seiner Oberfläche porösen Elektrodenbeschichtungen auf Basis von Palladium arbeitet, a und zusätzliche TEHG elektrochemische System Na-Na mit einem festen Elektrolyten auf Basis von Natrium - beta-Aluminiumoxid mit einer Leitfähigkeit von Natriumionen auf der Oberfläche der porösen Elektrodenbeschichtung beschichtet ist , daß das TEHG in dem Fach platziert gekennzeichnet , das Wasser oder Dampf und das Spaltmaterial U enthält , 235 oder Oxide, durch Verdrängungsraum in den Kern eines Kernreaktors , gefolgt entfernt angeschlossenen TEHG Elektroden mit externen Nutzlast erzeugt , die in dem TEHG elektrischen Strom abgezogen wird , jeweils, Wasserstoff und Sauerstoff, wird in das Abteil Wasser als Zersetzungs und Verbrauch zugegeben, während ein Fach Wärme in der Kernspaltung Stromerzeugung erzeugt und zu den zusätzlichen TEHG Na-Na elektrochemischen System gesendet.

  2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenkammer der elektrochemischen Systems TEHG Na-Na verabreicht vor der Verwendung spaltbaren U 235 Substanz oder deren Oxide.

Druckversion
Erscheinungsdatum 27.11.2006gg