Устройство для получения и хранения атомарного водорода

Устройство для получения и хранения атомарного водорода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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.