Устройство для получения и хранения атомарного водорода



Устройство для получения и хранения атомарного водорода

 

C25B1/04 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2568734:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к энергетическому оборудованию и может быть использовано в водородной энергетике для получения, хранения и транспортировки водорода. Устройство для получения атомарного водорода содержит реактор 1, работающий на разложении воды твердым реагентом, анод 3, катод 4 и магистрали 8 с арматурой для ввода исходного сырья в реактор 1 и вывода из него водорода и продуктов реакции. В качестве твердого реагента выбран нанодисперсный углерод, размещенный на поверхности анода 3 в воде между анодом 3 и катодом 4. На магистрали вывода водорода из реактора 1 установлены приемник водорода, электромагнит 10 с блоком управления магнитной индукцией 11 и аккумулятор водорода 12 с углеродными нанотрубками. Кроме того, устройство содержит регулятор 6 подводимой к реактору 1 электрической мощности в зависимости от температуры нанодисперсного углерода 5 в прианодном пространстве и заданного программой темпа получения водорода. Изобретение позволяет радикально увеличить срок хранения атомарного водорода для последующего использования в технологических процессах. 1 ил.

 

Изобретение относится к энергетическому оборудованию и может быть использовано в водородной энергетике для получения, хранения и транспортировки водорода.

Известен генератор водорода (патент RU 2232710, МПК С01В 3/08, В01J 7/00, 14.04.2003), включающий реактор, работающий на разложении воды твердым реагентом из сплава алюминия и магистрали подвода исходного сырья к реактору и вывода из него водорода и продуктов реакции.

Недостатком известного изобретения являются дополнительные энергозатраты на прокачку теплоносителя через теплообменник генератора водорода.

Наиболее близким из технических решений к предлагаемому устройству получения и хранения атомарного водорода является принятый за прототип генератор для производства водорода (патент RU 2407701, МПК G01В 3/08, В01J 7/02, 27.10.2008), включающий реактор, работающий на разложении воды твердым реагентом из сплава алюминия, анод, катод и магистрали с арматурой для ввода исходного сырья в реактор и вывода из него водорода и продуктов реакции.

Недостатком известного технического решения является инерционность процесса генерации водорода и отсутствие возможности консервации атомарного водорода для длительного хранения.

Задачей заявленного изобретения является получение и консервация атомарного водорода.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении срока хранения атомарного водорода и повышении топливной эффективности его последующего использования.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в устройстве для получения и хранения атомарного водорода, включающем реактор, работающий на разложении воды твердым реагентом, анод, катод и магистрали с арматурой для ввода исходного сырья в реактор и вывода из него водорода и продуктов реакции, в качестве твердого реагента выбран нанодисперсный углерод, размещенный на поверхности анода в воде между анодом и катодом, на магистрали вывода водорода из реактора установлены электромагнит с блоком управления магнитной индукцией и аккумулятор водорода с углеродными нанотрубками, устройство также содержит регулятор подводимой к реактору электрической мощности в зависимости от температуры нанодисперсного углерода в прианодном пространстве и заданного программой темпа получения водорода.

Схема устройства для получения и хранения атомарного водорода показана на чертеже.

Устройство для получения и хранения атомарного водорода содержит реактор 1, работающий на разложении воды твердым реагентом, анод 3, катод 4 и магистрали 8 с арматурой для ввода исходного сырья в реактор 1 и вывода из него водорода и продуктов реакции. В качестве твердого реагента выбран нанодисперсный углерод, размещенный на поверхности анода 3 в воде между анодом 3 и катодом 4. На магистрали вывода водорода из реактора 1 установлены приемник водорода 9, электромагнит 10 с блоком управления магнитной индукцией 11 и аккумулятор водорода 12 с углеродными нанотрубками. Кроме того, устройство содержит регулятор 6 подводимой к реактору 1 электрической мощности в зависимости от температуры нанодисперсного углерода 5 в прианодном пространстве и заданного программой темпа получения водорода. Это позволяет радикально увеличить срок хранения атомарного водорода для последующего использования в технологических процессах.

Работает устройство следующим образом. При запуске генератора 1 подают напряжение от источника тока 2 на сетчатые анод 3 и катод 4 уже заправленного генератора 1 водой и твердым реагентом в виде нанодисперсного углерода 5, размещенного на аноде 3. В результате разложения воды на аноде 3 выделяется кислород, вступающий в экзотермическую реакцию окисления нанодисперсного углерода 5 с образованием углекислого газа. Температура в прианодном пространстве быстро возрастает и разложение воды идет уже, в основном, за счет гидролиза на поверхности нанодисперсного углерода 5

С выходом реактора 1 на требуемый режим по генерации водорода регулятор 6 снижает напряжение на выходе источника тока 2 и поддерживает требуемую скорость гидролиза в зависимости от температуры нанодисперсного углерода 5 в прианодном пространстве и заданного программой темпа получения водорода.

Смесь водорода и углекислого газа в реакторе 1 сепарируют с помощью мембраны 7, пропускающей водород и задерживающей углекислый газ. Ввод в реактор 1 исходного сырья и вывод из него продуктов реакции осуществляют по магистралям 8. Полученный водород сначала поступает в приемник водорода 9 с электромагнитом 10 и блоком управления магнитной индукцией 11, а затем его направляют в аккумулятор атомарного водорода 12 с регулятором давления 13 и средствами загрузки и выгрузки углеродных микроконтейнеров атомарного водорода 14.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет воздействием внешнего магнитного поля на атомы водорода и капсулированием их в микроконтейнерах с углеродными нанотрубками радикально увеличить срок хранения атомарного водорода для последующего использования. Блок управления магнитной индукцией 11 дает возможность перестраивать реактор 1 на производство и раздельную консервацию атомарного водорода с антипараллельными электронными спинами и тем самым использовать в технологических процессах дополнительную энергию рекомбинации таких атомов водорода, что, безусловно, повышает топливную эффективность водородного топлива.

Устройство для получения атомарного водорода, включающее реактор, работающий на разложении воды твердым реагентом, анод, катод и магистрали с арматурой для ввода исходного сырья в реактор и вывода из него водорода и продуктов реакции, отличающееся тем, что в качестве твердого реагента выбран нанодисперсный углерод, размещенный на поверхности анода в воде между анодом и катодом, на магистрали вывода водорода из реактора установлены электромагнит с блоком управления магнитной индукцией и аккумулятор водорода с углеродными нанотрубками, устройство также содержит регулятор подводимой к реактору электрической мощности в зависимости от температуры нанодисперсного углерода в прианодном пространстве и заданного программой темпа получения водорода.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу электролиза воды под давлением в электролизной системе, входящей в состав накопителей электроэнергии, работающих с замкнутым по воде рабочим циклом.

Изобретение относится к карбонизатору напитка и к способу получения газированного напитка. Карбонизатор напитка содержит блок для генерации CO2, включающий в себя фотоэлектрохимический элемент, предназначенный для превращения сахарида в первой жидкости, содержащей сахарид, под влиянием света в CO2 и воздух, обогащенный CO2; регулятор давления, предназначенный для поддерживания повышенного давления воздуха, обогащенного CO2; и смесительную камеру для смешивания воздуха, обогащенного CO2, под давлением со второй жидкостью для получения газированного напитка.

Изобретение относится к способу получения вторичного энергоносителя - водорода посредством преобразования энергии ветра. Способ получения вторичного энергоносителя - водорода посредством преобразования энергии ветра включает преобразование посредством парусного движителя кинетической энергии ветра в кинетическую энергию движения судна, движущегося в районах открытого океана с мощными воздушными потоками, и затем посредством гидравлической турбины и электрогенератора в электрическую энергию, которую используют для разложения воды на водород и кислород с ожижением и накоплением водорода в криогенных резервуарах.

Изобретение относится к способу получения дезинфицирующего средства из водного раствора NaCl с использованием диафрагменного электролизера. Способ характеризуется тем, что поток пресной воды в количестве 0,4%-0,8% от количества получаемого дезинфицирующего средства в пересчете на концентрацию 500 мг в литре соединений активного хлора направляют в катодную камеру, поток пресной воды в количестве 16%-20% от количества получаемого дезинфицирующего средства в пересчете на концентрацию 500 мг в литре соединений активного хлора направляют на смешение с NaCl и затем в анодную камеру, оставшийся поток пресной воды направляют внутрь трубчатого катода, поток пресной воды из внутренней полости катода направляют в продолжение анодной камеры в крышке-смесителе электролизера, поток из катодной камеры направляют на утилизацию, поток из анодной камеры в виде анолита направляют в продолжение анодной камеры этого же электролизера, концентрацию активного хлора в анолите понижают поступившей пресной водой до норм дезинфицирующего средства, и дезинфицирующее средство выводят из электролизера, водород из катодной камеры направляют на вытяжку.
Изобретение относится к технологии изготовления нетканых диафрагменных материалов на основе волокон полимера с внедренными по поверхности частицами гидрофильного наполнителя для электролизеров воды с щелочным электролитом.

Изобретение относится к технологии получения йодата калия и найдет применение в химической, фармацевтической и пищевой промышленности при изготовлении йодсодержащих соединений. Способ получения йодата калия включает непрерывное электрохимическое окисление йодида калия до йодата калия с массовой концентрацией йодида калия 55-85 кг/м3 и йодата калия 70-170 кг/м3 в присутствии бихромата калия с массовой концентрацией до 2 кг/м3 на окислительном рутениево-титановом аноде при анодной плотности тока не более 2000 А/м2 в растворе при температуре 60-80°C, кристаллизацию йодата калия путем непрерывного отбора части электролита, его охлаждение до температуры окружающей среды и отделение кристаллов йодата калия от маточного раствора, отделенный от кристаллов маточный раствор укрепляется по йодиду калия и возвращается в электролизер. .
Изобретение относится к способу изготовления электродно-диафрагменного блока для щелочного электролизера воды, включающему приготовление формующего раствора диафрагмы, нанесение формующего раствора на подложку, изготовление диафрагмы методом фазовой инверсии и формирование электродно-диафрагменного блока прижатием электродов с двух сторон диафрагмы.

Изобретение относится к аноду для выделения хлора при электролизе из водного раствора. Анод имеет сформированный на проводящей подложке каталитический слой, содержащий аморфный оксид рутения и аморфный оксид тантала.

Изобретение относится к батарее твердооксидных электролитических элементов (SOEC), изготовляемой способом, который включает следующие стадии: (a) формирование первого блока батареи элементов путем чередования по меньшей мере одной соединительной пластины и по меньшей мере одного узла элемента, причем каждый узел элемента содержит первый электрод, второй электрод и электролит, расположенный между этими электродами, а также обеспечение стеклянного уплотнителя между соединительной пластиной и каждым узлом элемента, причем стеклянный уплотнитель имеет следующий состав: от 50 до 70 мас.% SiO2, от 0 до 20 мас.% Аl2О3, от 10 до 50 мас.% СаО, от 0 до 10 мас.% МgО, от 0 до 2 мас.% (Na2O+K2O), от 0 до 10 мас.% В2O3 и от 0 до 5 мас.% функциональных элементов, выбранных из TiO2, ZrO2, F2, P2O5, МоО3, Fе2O3, MnO2, La-Sr-Mn-O перовскита (LSM) и их комбинаций; (b) превращение указанного первого блока батареи элементов во второй блок со стеклянным уплотнителем толщиной от 5 до 100 мкм путем нагревания указанного первого блока до температуры 500°C или выше и воздействия на батарею элементов давлением нагрузки от 2 до 20 кг/см2; (c) превращение указанного второго блока в конечный блок батареи твердооксидных электролитических элементов путем охлаждения второго блока батареи, полученного на стадии (b), до температуры ниже, чем на стадии (b), при этом стеклянный уплотнитель на стадии (a) представляет собой лист стекловолокон.

Изобретение относится к способу эксплуатации твердополимерного электролизера воды, включающему подачу в него постоянного напряжения питания и реакционной воды, нагрев твердополимерного электролизера и реакционной воды до рабочей температуры, соответствующей заданному значению тока электролиза с контролем текущих значений тока электролиза и температуры, фиксацию рабочей температуры твердополимерного электролизера воды, обеспечивающей заданное значение тока электролиза, и последующее разложение воды при данной температуре и токе электролиза на водород и кислород.

Изобретение относится к катализатору получения синтез-газа каталитической паро-углекислотной конверсией углеводородов, содержащему оксид никеля и оксид магния, нанесенные на пористый никель при следующем содержании компонентов, мас.%: оксид никеля - 3,5-5,1, оксид магния - 8,6-10,4, металлический пористый никель - остальное.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Установка синтеза химического продукта, в частности аммиака, включает секцию (10) синтеза высокого давления для проведения реакции и секцию (50) рекуперации энергии, содержащую теплообменник (17), выполненный с возможностью теплообмена между частью (16) жидкого продукта, полученного в секции (10) синтеза, и потоком (18) источника сбросного тепла с получением расширяемого потока (20) в паровом или сверхкритическом состоянии, детандер (13) для выработки механической энергии за счёт расширения этого потока, конденсатор (22) для конденсации потока из детандера (13).

Изобретение относится к способу конверсии углеводородов для получения синтез-газа для производства аммиака. Способ получения сингаза из углеводородсодержащего исходного сырья включает стадии первичной конверсии, вторичной конверсии с окислительным потоком и дополнительной обработки сингаза, включающей шифт-конверсию (УТШ) при умеренной температуре от 200 до 350°C, причем установка первичной конверсии работает при соотношении пар/углерод меньше 2.

Изобретение относится к химии и водородной энергетике и может быть использовано в транспортном машиностроении. Водород получают в генераторе 1, направляют в приёмник 2, разделяют на два потока 3 и воздействуют на них импульсным магнитным полем с амплитудой магнитной индукции В более 100 гаусс.

Изобретение относится к способу переработки углеводородсодержащего сырья, включающему стадию плазменной конверсии сырья в плазмохимическом модуле с дуговым плазмотроном, снабженным полым катодом, основанному на взаимодействии потока сырья с пароводяной плазмой с получением синтез-газа, с осуществлением вспомогательных стадий - рекуперации тепла, производства электроэнергии, очистки и компрессии синтез-газа.

Изобретение относится к каталитической системе, подходящей для проведения частичного каталитического окисления при малой продолжительности контакта, для получения синтез-газа и, возможно, водорода.

Изобретение относится к области переработки и утилизации углеводородного сырья на основе метана в синтез-газ (смесь H2 и CO). В способе исходную смесь топлива и воздуха поочередно подают в два синхронизированных конверсионных блока, заполненных инертной пористой средой, где формируется и распространяется волна горения.

Изобретение относится к пористому металлорганическому скелетному материалу. Материал содержит по меньшей мере одно по меньшей мере двухкоординационное органическое соединение, координационно соединенное по меньшей мере с одним ионом металла и являющееся производным 2,5-фурандикарбоновой или 2,5-тиофендикарбоновой кислоты.

Изобретение относится к области химии и может быть использовано при получении водорода из углеводородов. Способ получения водорода по технологии двухстадийного окисления углеводородного сырья включает первую стадию - парциальное окисление углеводородов при недостатке окислителя, на которой происходит смешение сырья с кислородом и сжиганием его в камере сгорания проточного охлаждаемого высокотемпературного реактора при высокой температуре (до 3000°C) и на высоких скоростях с получением парогазовой смеси, содержащей водород, моно- и двуокись углерода, воду и побочные продукты реакции горения, затем полученную смесь увлажняют и одновременно охлаждают до температуры от 300 до 700°C путем впрыскивания и распыления воды в газовый поток, и очистка смеси пропусканием ее через фильтры; и вторую стадию - паровое каталитическое окисление монооксида углерода, на которой конверсию монооксида углерода проводят последовательно в два этапа на соответствующих конверторах: первом, предназначенном для среднетемпературной конверсии монооксида углерода при температурах 300-700°C на соответствующем среднетемпературном катализаторе, с последующим дополнительным увлажнением, а затем на втором, предназначенном для низкотемпературной паровой конверсии монооксида углерода при температурах от 200 до 300°C на соответствующем низкотемпературном катализаторе.

Изобретение относится к способу получения синтез-газа из углеводородного сырья. Способ включает последовательное пропускание углеводородного сырья через радиационную печь, устройство теплообменного риформинга и устройство автотермического риформинга, при этом газ, выходящий из устройства автотермического риформинга, используют в качестве источника тепла для реакций риформинга, протекающих в устройстве теплообменного риформинга, а в устройство теплообменного риформинга подают охлаждающую среду.

Изобретение предназначено для использования в химической, химико-металлургической, в авиационной и космической отраслях промышленности. Формируют каркас углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ) из низкомодульных углеродных волокон, заполняют его поры дисперсным углеродным наполнителем путем выращивания в них каталитическим методом в газовой фазе наноразмерного углерода в форме частиц, волокон или трубок до его содержания 3,7-10,9% от веса волокнистого каркаса.
Наверх