Генератор водорода. Генерация водорода
Промышленные генераторы водорода | Водородные станции
Водородные станции в стационарном и контейнерном исполнении
Компания ООО «ПРОМГАЗ-М» была специально создана для осуществления комплексных поставок на российские предприятия водородных станций.
Базой модельного ряда водородных контейнерных станций является Итальянский электролизёр.
Поставляемая нами водородная станция имеет большие мощности в производстве кислорода. Ее можно использовать практически в любом технологическом процессе!
Обратите внимание! Поставка промышленных водородных генераторов осуществляется в морском 40-ка футовом контейнере (возможны иные варианты исполнения).
Комплексная система для производства водорода. Стандартная комплектация контейнера:
- Система отопления;
- Установка охлаждения;
- Водородный генератор;
- Подача питания от разных источников;
Удаленная система управления для русскоязычного населения;- Интерфейсная панель;
- Вентиляторы;
- Люк эксплуатационный;
- Генератор марки h3, продемонстрирована серия EC;
- Вода, выпуск О2;
- Индикатор распределения питания;
- Изоляция корпуса;
- Разрешение РТН;
- Техническая документация с переводом на русский язык;
- Сделано внутреннее освещение;
- Чтобы промышленный генератор водорода работал бесперебойно, установлена специальная система, подготавливающая воду;
- Скобы для подъема станции.
В дополнительную комплектацию входит:
- Система пожаротушения N2;
- Сенсорный экран;
- Дистанционное управление;
- Гигрометр;
- Воздушный компрессор;
- Датчики О2 и Н2, показывающие воспламенение газа;
- Нагревательный элемент;
- Компрессор h3.
| Генератор водорода ГВ-3 | 2.8 Нм3/час | 99.9998% | 1 ppm | до 10 БАР |
| Генератор водорода ГВ-6 | 5.6 Нм3/час | 99.9998% | 1 ppm | до 10 БАР |
| Генератор водорода ГВ 12 | 11.2 Нм3/час | 99.9998% | 1 ppm | до 10 БАР |
| Генератор водорода ГВ 20 | 20 Нм3/час | 99.9998% | 1 ppm | до 10 БАР |
| Генератор водорода ГВ 30 | 28 Нм3/час | 99.9998% | 1 ppm | до 10 БАР |
| Генератор водорода ГВ 33 | 33 Нм3/час | 99.9998% | 1 ppm | до 10 БАР |
| Генератор водорода ГВ 45 | 42 Нм3/час | 99.9998% | 1 ppm | до 10 БАР |
| Генератор водорода ГВ 60 | 56 Нм3/час | 99.9998% | 1 ppm | до 10 БАР |
| Генератор водорода ГВ 70 | 66 Нм3/час | 99.9998% | 1 ppm | до 10 БАР |
| Генератор водорода ГВ 80 | 80 Нм3/час | 99.9998% | 1 ppm | до 10 БАР |
Водородные атмосферные заводы, стационарного типа, базой которых является Норвежский электролизёр. Данный атмосферный электролиз происходит с повышением давления, при помощи водокольцевого насоса.
Стандартная комплектация водородного завода:
Кол-во Компонент водородного генератора: Кол-во Компонент водородного генератора:| 1 | Трансформатор | 1 | Установка очистки водорода |
| 1 | Выпрямитель | 1 | Установка осушки водорода |
| 1 | Платформа, монтируемая на камерном блоке и электролитной системе | 1 | Панель управления |
| 1 | Бак для хранения электролита | 2 | Непрерывный линейный анализатор h3 в O2, единица измерения % |
| 1 | Станция деминерализации воды | 1 | Непрерывный линейный анализатор O2 в h3, единица измерения ppm |
| 1 | Бак для воды | 1 | Непрерывный линейный анализатор h3O в h3, единица измерения промилле |
| 1 | Газгольдер | 4 | Датчики контроля содержания h3 в воздухе |
| 1 | Водокольцевой насос | 2 | Клапаны (H-135.1 и H-138.1) |
Водородная станция работает в диапазоне давлений: минимальное 0.3 Б, максимальное 6 Б. В дополнительные опции входит установка дожимного водородного компрессора, создающего максимальное давление 150 Б.
Высокая гибкость
- Скоростной запуск;
- Мгновенная остановка электролизёра;
- Производительность регулируется автоматически;
- Использование модульной структуры рассчитано на установку нового оборудования, в случае расширения производства.
Рентабельность
- На рынке такая электролизная установка считается наиболее эффективной;
- Выходной контроль осуществляется автоматически, без присутствия человека;
- Требует минимального обслуживания;
- Эксплуатация оборудования рассчитана на 40 лет.
Важно! Электролитическая ячейка подлежит замене каждые 10 лет. Для такой работы потребуется 3 дня.
Виды водородных заводов - водородных станций:
Модель Производитель-ность по водороду (автоматически регулируется 20-100%). Чистота водорода Содержание остаточного кислорода в водороде и других газов Давление водорода| Генератор водорода ВЗ-150 | 150 Нм3/час | по требованию клиента! | по требованию клиента! | до 6 БАР |
| Генератор водорода ВЗ-300 | 300 Нм3/час | до 6 БАР | ||
| Генератор водорода ВЗ-450 | 485 Нм3/час | до 6 БАР | ||
| Генератор водорода ВЗ-600 | 600 Нм3/час | до 6 БАР | ||
| Генератор водорода ВЗ-800 | 800 Нм3/час | до 6 БАР | ||
| Генератор водорода ВЗ-1000 | 1000 Нм3/час | до 6 БАР | ||
| Генератор водорода ВЗ-1500 | 1500 Нм3/час | до 6 БАР | ||
| Генератор водорода ВЗ-2000 | 2000 Нм3/час | до 6 БАР | ||
| Генератор водорода ВЗ-2500 | 2500 Нм3/час | до 6 БАР | ||
| Генератор водорода ВЗ-3000 | 30000 Нм3/час | до 6 БАР |
Обратите внимание! Если по каким-то причинам вам необходимо иметь водородный завод, производительность которого отличается от описанных выше, инженеры нашей компании разработают водородный завод, отвечающий вашим индивидуальным требованиям.
www.gas-generatory.ru
Генератор водорода
Генератор водорода, который содержит кожух, ряды разделенных промежутками пластин, содержащихся внутри кожуха, и образующих между ними непроницаемые для жидкости ячейки, при этом пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из более благородного материала, чем пластина, образующая вторую стенку этой ячейки, и первая пластина в рядах является анодом, приспособленным для соединения с источником питания, а последняя пластина в рядах является катодом, приспособленным для соединения с источником питания, причем вход в каждую ячейку приспособлен для обеспечения втекания электролита в ячейку, и выход из каждой ячейки приспособлен для обеспечения вытекания электролита и газообразного водорода из ячейки. Протекающая между пластинами реакция гальванизации, сопутствующая электролизу, способствует снижению энергии выхода газообразного водорода, что является техническим результатом изобретения. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в целом, к генератору и, в частности, хотя и не исключительно, к генератору водорода, содержащему множество ячеек.
Предпосылки создания изобретения
Газообразный водород находит применение во многих областях, например, для сжигания в двигателях для того, чтобы приводить в движение транспортные средства. Водород огнеопасен и может быть опасен для хранения и перевозки на транспортных средствах, которые приводятся им в движение. Однако производство водорода на борту транспортного средства может быть неэффективным.
Задачей настоящего изобретения является предложение усовершенствованного генератора водорода или по меньшей мере предложение обществу полезного выбора.
Сущность изобретения
В первом аспекте изобретение заключается в широком смысле в генераторе водорода, который содержит:
кожух;
ряды разделенных промежутками пластин, содержащихся внутри кожуха, и образующих между ними непроницаемых для жидкости ячеек, причем пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из более благородного материала, чем пластина, образующая вторую стенку этой ячейки, при этом первая пластина в рядах является анодом, приспособленным для соединения с источником питания, а последняя пластина в рядах является катодом, приспособленным для соединения с источником питания;
вход в каждую ячейку, приспособленный для обеспечения втекания электролита в ячейку; и
выход из каждой ячейки, приспособленный для обеспечения вытекания электролита и газообразного водорода из ячейки.
Предпочтительно кожух содержит ряды нижних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы удерживать или поддерживать нижние края пластин.
Предпочтительно кожух содержит ряды верхних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы держать или поддерживать верхние края пластин.
Предпочтительно генератор водорода содержит источник питания, соединенный с анодом и катодом. Более предпочтительно источник питания является источником постоянного тока.
Предпочтительно генератор водорода содержит разгрузочную камеру, помещенную под ячейками. Более предпочтительно генератор водорода содержит по меньшей мере один разгрузочный канал от каждой ячейки до разгрузочной камеры. Более предпочтительно генератор водорода содержит разгрузочный затвор, связанный с каждым разгрузочным каналом.
Предпочтительно генератор водорода содержит связанную с ним систему подачи текучей среды, приспособленную для непрерывного или полунепрерывного пропуска жидкого электролита через ячейки.
Во втором аспекте изобретение состоит в широком смысле из морского судна, содержащего генератор водорода согласно первому аспекту изобретения, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива к двигателю судна.
Генератор водорода морского судна по второму аспекту изобретения может иметь любой из предпочтительных признаков, упомянутых в отношении первого аспекта изобретения.
Предпочтительно морское судно содержит вход для соленой воды в корпусе судна или связанный с ним, и трубопровод, приспособленный для подачи соленой воды от входа к генератору водорода в качестве электролита к генератору водорода.
В третьем аспекте изобретение состоит в широком смысле из силового генератора, содержащего генератор водорода согласно первому аспекту изобретения, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива на вырабатывающую электроэнергию турбину.
Генератор водорода силового генератора согласно третьему аспекту изобретения может иметь любой из предпочтительных признаков, упомянутых в отношении первого аспекта изобретения.
В четвертом аспекте изобретение состоит в широком смысле из способа генерирования водорода, включающего:
(а) подачу электролита через вход в кожухе в непроницаемые для жидкости ячейки, образованные из рядов разделенных промежутками пластин внутри кожуха, где первая стенка каждой ячейки выполнена из более благородного материала, чем вторая стенка этой ячейки, и где первая пластина рядов приспособлена служить анодом, а последняя пластина рядов приспособлена служит катодом;
(b) подачу электроэнергии на анод и катод для того, чтобы вызвать прохождение тока в электролите в каждой ячейке для генерирования водорода; и
с) отбор водорода через выпускное отверстие в кожухе.
Предпочтительно способ выработки водорода содержит подачу электроэнергии от источника питания постоянного тока.
В пятом аспекте изобретение состоит в широком смысле из генератора водорода, который содержит:
кожух;
ряды разделенных промежутками пластин, содержащихся внутри кожуха, и образующих между ними непроницаемые для жидкости ячейки, причем пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из более благородного материала, чем пластина, образующая вторую стенку этой ячейки, при этом первая пластина в рядах является анодом, приспособленным для соединения с источником питания, а последняя пластина в рядах является катодом, приспособленным для соединения с источником питания.
Предпочтительно генератор водорода содержит вход в каждую ячейку, приспособленный для обеспечения втекания электролита в ячейку.
Предпочтительно генератор водорода содержит выход из каждой ячейки, приспособленный для обеспечения вытекания электролита и газообразного водорода из ячейки.
Предпочтительно кожух содержит ряды нижних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы удерживать или поддерживать нижние края пластин.
Предпочтительно кожух содержит ряды верхних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы держать или поддерживать верхние края пластин.
Предпочтительно генератор водорода содержит источник питания, соединенный с анодом и катодом. Более предпочтительно источник питания является источником постоянного тока.
Предпочтительно генератор водорода содержит разгрузочную камеру, помещенную под ячейками. Более предпочтительно генератор водорода содержит по меньшей мере один разгрузочный канал от каждой ячейки до разгрузочной камеры. Даже более предпочтительно генератор водорода содержит разгрузочный затвор, связанный с каждым разгрузочным каналом.
Предпочтительно генератор водорода содержит связанную с ним систему подачи текучей среды, приспособленную для непрерывного или полунепрерывного пропуска жидкого электролита через ячейки.
В шестом аспекте изобретение состоит в широком смысле из морского судна, содержащего генератор водорода согласно пятому аспекту изобретения, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива к двигателю судна.
Генератор водорода морского судна по шестому аспекту изобретения может иметь любой из предпочтительных признаков, упомянутых в отношении первого аспекта изобретения.
Предпочтительно морское судно содержит вход для соленой воды в корпусе судна или связанный с ним, и трубопровод, приспособленный для подачи соленой воды от входа к генератору водорода в качестве электролита для генератора водорода.
В седьмом аспекте изобретение состоит в широком смысле из силового генератора, содержащего генератор водорода согласно пятому аспекту изобретения, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива на вырабатывающую электроэнергию турбину.
Генератор водорода силового генератора согласно седьмому аспекту изобретения может иметь любой из предпочтительных признаков, упомянутых в отношении первого аспекта изобретения.
В восьмом аспекте изобретение состоит в широком смысле из способа генерирования водорода, включающего:
(а) подачу электролита в непроницаемые для жидкости ячейки в кожухе, образованные из рядов разделенных промежутками пластин внутри кожуха, где первая стенка каждой ячейки выполнена из более благородного материала, чем вторая стенка этой ячейки, и где первая пластина рядов приспособлена служить анодом, а последняя пластина рядов приспособлена служить катодом;
(b) подачу электроэнергии на анод и катод для того, чтобы вызвать прохождение тока в электролите в каждой ячейке для генерирования водорода; и
с) отбор водорода из ячеек.
Предпочтительно способ выработки водорода содержит подачу электроэнергии от источника питания постоянного тока.
Термины «более благородный» и «менее благородный», которые применяются в этом описании и в формуле изобретения, означают различие между двумя металлами, один из которых более способен вступать в реакцию с электролитом, чем другой, или что один в большей степени устойчив к коррозии, чем другой, когда они оба открыты воздействию электролита, и «благородный», «более благородный» имеют соответствующее значение.
Термин «содержащий», применяемый в этом описании и формуле изобретения, означает «состоящий по меньшей мере частично». При интерпретации каждого утверждения в этом описании и в формуле изобретения, которое включает в себя термин «содержащий», могут также присутствовать признаки, иные, чем представленные этим термином. Связанные с ним термины, такие как «содержат» или «содержит», должны интерпретироваться таким же образом.
Изобретение состоит из вышеизложенного и предусматривает также конструкции, из которых далее приводятся только примеры.
Краткое описание чертежей
Предпочтительные варианты реализации изобретения будут описаны исключительно в качестве примера со ссылкой на чертежи, на которых:
на фиг.1 показан с частичным вырезом перспективный вид генератора водорода согласно изобретению;
на фиг.2 показан вид в поперечном разрезе по линии АА' генератора водорода согласно фиг.1;
на фиг.3 показан вид в вертикальной проекции двух ячеек генератора водорода согласно фиг.1; и
на фиг.4 показан схематический вид системы генерирования водорода.
Подробное описание предпочтительных вариантов реализации
В целом изобретение относится к генератору водорода, применяемому для выработки газообразного водорода. Генератор водорода имеет кожух и анод и катод. В кожухе между анодом и катодом предусмотрена одна или более пластин. Электролит помещают между пластинами таким образом, что во время пропускания тока между анодом и катодом происходит гальваническая или окислительно-восстановительная реакция, вызывая образование газообразного водорода.
Как показано на фиг.1, 2 и 3, генератор 2 водорода содержит кожух 4. Предпочтительно кожух 4 выполнен из пластика, такого как поликарбонат, или композитного материала, такого как микарта, или любой другой подходящий материал. Кожух 4 может включать в себя крышку 5, которую можно снять для того, чтобы получить доступ внутрь генератора 2 водорода. Генератора водорода содержит также анод 6 и катод 8, которые обозначаются вместе как электроды. Анод 6 и катод 8 содержат металлические пластины. Предпочтительно анод 6 и катод 8 выполнены из одного материала. Предпочтительно анод 6 и катод 8 выполнены из относительно нереакционноспособного или благородного металла, такого, например, как нержавеющая сталь. Однако может использоваться любой подходящий металл или материал. Предпочтительно анод 6 и катод 8 расположены друг против друга на противоположных концах кожуха 4. Анод 6 и катод 8 оба приспособлены для соединения с источником питания посредством одного или больше электрических соединений. Каждое электрическое соединение может быть образовано, например, путем соединения провода 12 с электродом с последующим соединением провода с источником питания. С другой стороны, провод 12 может быть, например, закреплен болтами на электроде, и может включать в себя пружинное соединение или любое другое подходящее соединение. Более чем одно электрическое соединение может быть образовано между каждым электродом и источником питания для создания резервирования в случае повреждения соединения. Предпочтительно источником питания является источник питания постоянного тока, или импульсный источник питания постоянного тока, хотя может использоваться любой подходящий источник питания, и катод 8 будет соединен с отрицательным выводом источника питания.
Генератор 2 водорода содержит также по меньшей мере одну пластину 14, помещенную в кожухе 2 между анодом 6 и катодом 8. Предпочтительно множество пластин 14 помещаются в кожухе 2 между анодом 6 и катодом 8. Например, может помещаться двадцать, сорок, шестьдесят или восемьдесят пластин 14, однако может использоваться любое подходящее число. В целом применение большего числа металлических пластин 14 может привести к получению большего количества газообразного водорода. Пластины 14 могут иметь любой подходящий размер, такой как 30 см × 30 см, и предпочтительно все имеют одинаковые размеры, и также такие же размеры, как анод 6 и катод 8. Обычно пластины с большей площадью поверхности могут обеспечить получение большего количества газообразного водорода. Пластины 14 предпочтительно изготовлены из относительно благородного материала, такого как благородный металл, благородный полуметалл, благородный композит или любой другой подходящий материал. Как показано только на фиг.2 и 3, прилегающие пластины выполнены из более благородного или менее благородного материала, чем их соседние. Например, каждая четная пластина 14а в рядах пластин 14 выполнена из более благородного материала, чем нечетные пластины 14b. И наоборот, нечетные пластины 14b являются менее благородными, чем четные пластины 14а. Предпочтительно все четные пластины 14а изготовлены из одного определенного материала, и все нечетные пластины 14b изготовлены из иного определенного материала, обладающего меньшим благородством. Например, четные пластины 14а могут быть выполнены из нержавеющей стали и нечетные пластины 14b могут быть выполнены из алюминия. С другой стороны, четные пластины 14а могут быть менее благородными, чем нечетные пластины 14b. Предпочтительно анод 6 и катод 8 являются первой и последней пластинами 14 в ряду пластин 14. Предпочтительно анод 6 и катод 8 являются более благородными, чем пластины 14, прилегающие к ним. С другой стороны, анод 6 и катод 8 являются менее благородными, чем пластины 14, прилегающие к ним. Ряды пластин 14 чередуются между более благородными пластинами и менее благородными пластинами.
Как показано также на фиг.1, 2 и 3, предпочтительно пластины 14 помещаются в кожухе 2, будучи разделенными промежутками и по существу параллельно электродам и по существу параллельно друг другу, однако они могут иметь любую подходящую ориентацию. Предпочтительно кожух 2 имеет ряд нижних опорных элементов 16 и ряд верхних опорных элементов 18, применяемых для поддержки электродов 6, 8 и пластин 14. Более предпочтительно опорные элементы 16, 18 выполнены из одного и того же материала и образуют одно целое с кожухом 2, однако опорные элементы 16, 18 могут быть выполнены из любого подходящего непроводящего материала. Верхние опорные элементы 18 могут быть прикреплены к крышке 5 и могут быть извлечены из генератора 2 водорода при извлечении крышки 5. Соединения между опорными элементами 16, 18 и кожухом непроницаемы для жидкости. Предпочтительно каждый из электродов 6, 8 и пластины 14 опираются своими нижними краями на нижний опорный элемент 16, и своими верхними краями на верхний опорный элемент 18. Любые соединения между опорными элементами 16, 18 и электродами 6, 8 или пластинами непроницаемы для жидкости. Любые соединения между кожухом 2 и электродами 6, 8 или пластинами 14 непроницаемы для жидкости. В предпочтительном варианте реализации возможен ряд пазов, выполненных на внутренних стенках кожуха 2 и приспособленных для поддержки пластин 14. Паз может идти вертикально между нижним опорным элементом 16 и соответствующим ему верхним опорным элементом 18. Пластины 14 могут быть вставлены в эти пазы и сдвинуты вниз до тех пор, пока нижний край не войдет в контакт с нижним опорным элементом 16. Нижний опорный элемент 16 может иметь паз по всей своей длине, способствующий поддержке нижнего края пластины 14. Когда пластины 14 и электрод помещены в кожух 4, крышка 5 и верхние опорные элементы 18 могут быть поставлены на место. Верхние опорные элементы 18 могут иметь пазы, идущие по их длине и предназначенные для поддержки верхних краев пластин 14. Эти пазы могут создавать непроницаемые для жидкости соединения между пластинами 14 и кожухом 4 и опорными элементами 16, 18. В этом варианте реализации может оказаться возможным легко заменить пластины 14 и электроды, например, в случае, если они достигли конца срока их расходуемой службы, связанного с их гальваническим расходом, коррозией, потребностью в очистке или любой другой причиной. Крышка 5 и верхние опорные элементы 18 могут быть сняты путем их выдвижения из пазов с последующей заменой путем ввода новых пластин 14 и электродов в пазы. Затем могут быть заменены крышка 5 и верхние опорные элементы 18. С другой стороны, в других вариантах реализации постоянные непроницаемые для жидкости соединения могут быть выполнены с адгезивом или связующим средством, или путем совместной плавки двух материалов, или любым другим подходящим способом.
Такое чередование благородности электродов и пластин 14 создает ряд ячеек 20. Каждая ячейка 20 содержит первый элемент из относительно более благородной пластины 14 и второй элемент из относительно менее благородной пластины 14. Прилегающие пластины 20 делят пластину 14. Электролит не может протекать через или вокруг пластин 14 или опорных элементов 16, 18 - каждая ячейка 20 непроницаема для жидкости относительно всех других ячеек 20. Эта конфигурация пластин 14 для формирования ячеек может вызвать гальваническую или окислительно-восстановительную реакцию, когда электролит поступает в ячейку 20.
Каждая ячейка 20 имеет соответствующий вход 22 и выход 24. Входом и выходом могут быть отверстия в кожухе, прилегающем к каждой ячейке. Предпочтительно входное отверстие 22 помещается возле дна ячейки 20 на поверхности кожуха 4. Более предпочтительно входное отверстие помещается ниже пластин 14 и между нижними опорными элементами 16, если они предусмотрены. Предпочтительно выпускное отверстие 24 помещается возле верха ячейки 20 на поверхности кожуха 4. Более предпочтительно выпускное отверстие помещается выше пластин 14 и между верхними опорными элементами 18, если они предусмотрены. Например, как показано на фиг.4, выпускное отверстие 24 может быть помещено возле верха кожуха 4 и возле его центра по длине. С другой стороны, выпускное отверстие 24 может быть помещено возле верха кожуха 4 и на противоположной поверхности относительно входного отверстия 22. Выпускное отверстие 24 может быть помещено на крышке 5. Отверстия 22, 24 могут быть помещены в любом подходящем положении и иметь любой подходящий размер. Входное отверстие 22 может образовать вход для поступления электролита в ячейку 20, и выпускное отверстие 24 может образовать выход для электролита и водорода, выходящих из ячейки 20. Расположение входного отверстия 22 ниже выпускного отверстия 24 может способствовать подаче свежего электролита в ячейку 20 и сливу прореагировавшего электролита из ячейки 20.
Как показано также на фиг.1, 2 и 3, перед использованием генератора 2 водорода в каждую ячейку 20 помещают электролит (не показан). Предпочтительно электролитом является соленая вода, однако возможно использование любого подходящего электролита. Предпочтительно поверхности пластин 14 полностью окружаются электролитом для того, чтобы избежать окисления или коррозии пластин 14. Наличие опорных элементов 16, 18 может гарантировать, что поверхности пластин 14 постоянно и полностью окружаются электролитом при использовании генератора 2 водорода. Верхние опорные элементы 18 могут действовать в качестве балласта, так что уровень электролита не опустится ниже верха пластин 14 в случае опрокидывания или качения генератора 2 водорода.
На анод 6 и катод 8 может подаваться питание, так что в электролите в каждой ячейке может быть индуцирован поток электронов. В общем в электролите имеет место реакция электролита, что ведет к образованию газообразного водорода (Н2). Могут быть получены побочные продукты, такие как газообразный кислород (О2) и частицы гидроксида (ОН-). В каждой ячейке 20 между пластинами 14 может иметь место сопутствующая реакция гальванизации, при которой электроны перетекают от пластины из менее благородного металла к пластине из более благородного металла. Реакция гальванизации усиливает реакцию электролиза, так что для разложения электролита и получения газообразного водорода требуется меньше энергии.
При использовании генератора водорода газообразный водород может подниматься в верхнюю часть ячеек 20. Другие побочные продукты, такие как газообразный кислород, могут также подниматься в верхнюю часть ячеек 20. Некоторые побочные продукты, такие как частицы гидроксида, могут опускаться на дно ячеек 20. Нижние опорные элементы 16 могут содержать между собой накопления такого побочного продукта и не допускать его контакта с пластинами 14. Если побочные продукты накопятся в количестве, достаточном для осаждения непосредственно против пластины 14 или создания перемычки между пластинами, они могут плавиться и прилипать к пластине 14, оказывая отрицательное влияние на показатели работы генератора 2 водорода. Побочный продукт может накапливаться в разгрузочной системе 26, которая может быть образована ниже ячеек 20. Как показано только на фиг.3, разгрузочная система 26 может содержать разгрузочный порт 28 под каждой ячейкой 20, который может иметь цилиндрическую, кубическую, конусную или любую другую подходящую форму и может проходить по всей длине ячейки 20. С другой стороны, разгрузочные порты 28 могут быть помещены дискретно по длине ячейки 20. Разгрузочные порты 28 могут быть выполнены как отверстия в основании кожуха 4. Каждый разгрузочный порт 28 может иметь соответствующий ему разгрузочный затвор 30, который обычно может быть закрыт, но может быть открыт для сброса из генератора 2 водорода накопленного побочного продукта. Разгрузочные затворы 30 могут иметь соответствующий им исполнительный механизм 31, предназначенный для открывания и закрывания разгрузочных затворов 30. Исполнительный механизм может быть пневматическим, гидравлическим или электрическим устройством, или любым другим исполнительным механизмом подходящего типа. С другой стороны, возможен вариант, при котором разгрузочные порты отсутствуют и побочные продукты могут собираться непосредственно на разгрузочных затворах 30. Исполнительный механизм 31 может открыть разгрузочные затворы 30 для того, чтобы смыть побочные продукты из ячеек 20 в сливную или разгрузочную камеру, находящуюся внизу.
Как показано на фиг.4, система выработки водорода включает в себя генератор 2 водорода. Электролит может подаваться в теплообменник 32, такой как кожухотрубный теплообменник, через вход 33. Предпочтительно теплообменник 32 имеет размеры и форму, подходящие для того, чтобы удалять из электролита любой воздух и другие газы перед тем, как он поступит в генератор 2 водорода. Ввод этих газов является нежелательным, поскольку они могут вызвать окисление пластин 14. Электролитом предпочтительно является соленая вода. Электролит предпочтительно нагревают до температуры 30-50°С или выше. Нагрев электролита может способствовать улучшению производительности по газообразному водороду, поскольку обычно более горячий электролит разлагается быстрее, чем более холодный электролит.
Электролит может доставляться во впускной коллектор 34 посредством, например, насосно-клапанной системы. Впускной коллектор 34 предпочтительно имеет одну впускную трубу и нескольку выпускных труб 35, количество которых равно количеству ячеек 20 в генераторе 2 водорода. Каждая выпускная труба 35 может быть соединена со входным отверстием 22 генератора 2 водорода для того, чтобы подавать электролит в ячейки 20. Электролит может непрерывно подаваться в каждую ячейку, так что существует непрерывный поток свежего электролита, который не подвергается окислительно-восстановительной реакции.
При циркуляции электролита в ячейке 20 он может подвергаться окислительно-восстановительной реакции, при которой образуется газообразный водород и другие побочные продукты. Водород и прореагировавший электролит могут выводиться из ячейки 20 через выпускное отверстие 24. Каждая ячейка 20 и выпускное отверстие 24 могут иметь соответствующую трубу 37, которая может передавать электролит и водород в выпускной коллектор 36. Выпускной коллектор 36 может иметь соответствующий пламегаситель, предназначенный для предупреждения возгорания водорода, однако пламегасители могут помещаться в системе в любой подходящей точке. Предпочтительно отводящие трубы 37 входного коллектора и отводящие трубы 37 выпускного коллектора имеют достаточную длину для получения достаточного электролитического сопротивления между ячейками 20. Он может быть таким, чтобы вызвать перенос электронов между ячейками 20 непосредственно через пластины 14, а не через электролитический контур в коллекторах 34, 36.
Водород и электролит могут проходить через выпускную трубу выпускного коллектора 36 в сепаратор 38. Водород может быть отделен от электролита и затем храниться и передаваться для сжигания. Электролит может быть рециркулирован обратно в систему, например в теплообменник 32, но предпочтительно его сливают. Водород может быть выпущен через клапан 39, и электролит может быть слит через выход 41. Если побочный продукт окислительно-восстановительной реакции, такой как кислород, загрязняет водород, он может быть отделен в любой точке и любым подходящим способом, например, путем использования мембраны или с использованием способов сорбции или криогенной дистилляции.
Предпочтительно система имеет один или больше процессоров 40. Процессоры 40 могут контролировать источник питания 42, который подает энергию на анод 6 и катод 8. Предпочтительно источник питания 42 является источником питания постоянного тока. Источник питания 42 может иметь положительный вывод, который может быть соединен с анодом 6, и отрицательный вывод 45, который может быть соединен с катодом 8. Процессоры 40 могут также быть соединены с одним или более датчиками 46. Датчики 46 и процессор 40 могут, например, отслеживать температуру в нужных точках системы, таких как на выходе теплообменника 32, напряжение и силу тока, которые потребляет генератор водорода, объем полученного водорода и любые другие нужные характеристики, характерные для системы. Процессор 40 может накапливать данные для последующего анализа или может быть приспособлен для выключения системы в случае обнаружения неблагоприятных условий. Процессоры 40 могут управлять исполнительными механизмами 31 разгрузочных затворов для того, чтобы открывать их и закрывать. Разгрузочные затворы 28 могут открываться и закрываться периодически и по требованию. Когда разгрузочные затворы 28 открываются, нежелательные продукты сливаются из дна ячеек 20 через слив 44. Это может также вызвать слив электролита, когда разгрузочные затворы 28 открыты. Процессоры 40 могут включить насосы для усиления расхода электролита в системе, в то время как разгрузочные затворы 28 открыты, для того, чтобы свести к минимуму время, в течение которого электролит не полностью покрывает поверхности пластин 14. С другой стороны, для увеличения расхода электролита могут быть применены один или больше подпиточных насосов.
Генератор 2 водорода или система, которая включает в себя генератор 2 водорода, могут использоваться для снабжения энергией транспортного средства, в частности морского судна, такого как корабль. При использовании в морском судне электролитом может быть морская вода, которая может быть получена из моря, по которому плывет судно, например, через вход в погруженной части корпуса корабля. Морская вода может поступать в теплообменник 32, который может нагревать морскую воду путем использования тепла, поступающего из системы охлаждения двигателя. Выработанный водород может быть затем использован для питания двигателя морского судна, такого как внутренний или наружный мотор. Двигатель может приводить в действие генератор переменного тока, который может подавать питание на анод 6 и катод 8 непосредственно или через преобразователь мощности.
Приведенное выше описание изобретения включает в себя его предпочтительные формы. В него могут быть внесены изменения без отклонения от объема изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.
1. Генератор водорода, который содержит:кожух для содержания водного электролита; анод и катод в кожухе и электрические соединения к аноду и катоду для прохождения электрического тока через электролит, чтобы вызвать электролитическую реакцию для того, чтобы происходило разложение электролита и чтобы получить газообразный водород, и средство для вывода газообразного водорода из кожуха,отличающийся тем, что он содержит ряды разделенных промежутками пластин, содержащихся внутри кожуха и образующих между ними непроницаемые для жидкости ячейки, между анодом и катодом, при этом пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из сравнительно более благородного материала, и пластина, образующая вторую стенку каждой ячейки, выполнена из сравнительно менее благородного материала так, что будет происходить сопутствующая реакция гальванизации между пластинами для усиления реакции электролиза, так, что меньше энергии требуется для разложения электролита и получения газообразного водорода.
2. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что он содержит вход в каждую ячейку, приспособленный для обеспечения втекания электролита в ячейку.
3. Генератор водорода по п.2, отличающийся тем, что он содержит выход из каждой ячейки, приспособленный для обеспечения вытекания электролита и газообразного водорода из ячейки.
4. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что кожух содержит ряды нижних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы удерживать или поддерживать нижние края пластин.
5. Генератор водорода по п.4, отличающийся тем, что кожух содержит ряды верхних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы держать или поддерживать верхние края пластин.
6. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что он содержит источник питания, соединенный с анодом и катодом.
7. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что он содержит разгрузочную камеру, помещенную под ячейками.
8. Генератор водорода по п.7, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере один разгрузочный канал от каждой ячейки до разгрузочной камеры.
9. Генератор водорода по п.8, отличающийся тем, что он содержит разгрузочный затвор, связанный с каждым разгрузочным каналом.
10. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что он содержит связанную с ним систему подачи текучей среды, приспособленную для непрерывного или полунепрерывного пропуска жидкого электролита через ячейки.
11. Морское судно, содержащее генератор водорода по п.1, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива к двигателю судна.
12. Морское судно по п.11, которое содержит вход для соленой воды в корпусе судна или связанный с ним, и трубопровод, приспособленный для подачи соленой воды от входа к генератору водорода в качестве электролита для генератора водорода.
13. Силовой генератор, содержащий генератор водорода по любому из пп.1-10, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива на вырабатывающую электроэнергию турбину.
14. Способ генерирования водорода, включающий:(a) подачу водного электролита в кожух, содержащий анод и катод;(b) подачу электроэнергии на анод и катод для того, чтобы вызвать прохождение тока в электролите, чтобы вызвать электролитическую реакцию так, чтобы происходило разложение электролита для генерирования водорода; ис) отбор водорода,отличающийся тем, что он включает обеспечение рядов разделенных промежутками пластин внутри кожуха, образующих между ними непроницаемые для жидкости ячейки, между анодом и катодом, при этом пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из сравнительно более благородного материала, и пластина, образующая вторую стенку каждой ячейки, выполнена из сравнительно менее благородного материала, так, что происходит сопутствующая реакция гальванизации между пластинами одновременно с указанным разложением электролита.
www.findpatent.ru
генератор водорода - патент РФ 2473716
Генератор водорода, который содержит кожух, ряды разделенных промежутками пластин, содержащихся внутри кожуха, и образующих между ними непроницаемые для жидкости ячейки, при этом пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из более благородного материала, чем пластина, образующая вторую стенку этой ячейки, и первая пластина в рядах является анодом, приспособленным для соединения с источником питания, а последняя пластина в рядах является катодом, приспособленным для соединения с источником питания, причем вход в каждую ячейку приспособлен для обеспечения втекания электролита в ячейку, и выход из каждой ячейки приспособлен для обеспечения вытекания электролита и газообразного водорода из ячейки. Протекающая между пластинами реакция гальванизации, сопутствующая электролизу, способствует снижению энергии выхода газообразного водорода, что является техническим результатом изобретения. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил. 
Рисунки к патенту РФ 2473716
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в целом, к генератору и, в частности, хотя и не исключительно, к генератору водорода, содержащему множество ячеек.
Предпосылки создания изобретения
Газообразный водород находит применение во многих областях, например, для сжигания в двигателях для того, чтобы приводить в движение транспортные средства. Водород огнеопасен и может быть опасен для хранения и перевозки на транспортных средствах, которые приводятся им в движение. Однако производство водорода на борту транспортного средства может быть неэффективным.
Задачей настоящего изобретения является предложение усовершенствованного генератора водорода или по меньшей мере предложение обществу полезного выбора.
Сущность изобретения
В первом аспекте изобретение заключается в широком смысле в генераторе водорода, который содержит:
кожух;
ряды разделенных промежутками пластин, содержащихся внутри кожуха, и образующих между ними непроницаемых для жидкости ячеек, причем пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из более благородного материала, чем пластина, образующая вторую стенку этой ячейки, при этом первая пластина в рядах является анодом, приспособленным для соединения с источником питания, а последняя пластина в рядах является катодом, приспособленным для соединения с источником питания;
вход в каждую ячейку, приспособленный для обеспечения втекания электролита в ячейку; и
выход из каждой ячейки, приспособленный для обеспечения вытекания электролита и газообразного водорода из ячейки.
Предпочтительно кожух содержит ряды нижних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы удерживать или поддерживать нижние края пластин.
Предпочтительно кожух содержит ряды верхних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы держать или поддерживать верхние края пластин.
Предпочтительно генератор водорода содержит источник питания, соединенный с анодом и катодом. Более предпочтительно источник питания является источником постоянного тока.
Предпочтительно генератор водорода содержит разгрузочную камеру, помещенную под ячейками. Более предпочтительно генератор водорода содержит по меньшей мере один разгрузочный канал от каждой ячейки до разгрузочной камеры. Более предпочтительно генератор водорода содержит разгрузочный затвор, связанный с каждым разгрузочным каналом.
Предпочтительно генератор водорода содержит связанную с ним систему подачи текучей среды, приспособленную для непрерывного или полунепрерывного пропуска жидкого электролита через ячейки.
Во втором аспекте изобретение состоит в широком смысле из морского судна, содержащего генератор водорода согласно первому аспекту изобретения, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива к двигателю судна.
Генератор водорода морского судна по второму аспекту изобретения может иметь любой из предпочтительных признаков, упомянутых в отношении первого аспекта изобретения.
Предпочтительно морское судно содержит вход для соленой воды в корпусе судна или связанный с ним, и трубопровод, приспособленный для подачи соленой воды от входа к генератору водорода в качестве электролита к генератору водорода.
В третьем аспекте изобретение состоит в широком смысле из силового генератора, содержащего генератор водорода согласно первому аспекту изобретения, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива на вырабатывающую электроэнергию турбину.
Генератор водорода силового генератора согласно третьему аспекту изобретения может иметь любой из предпочтительных признаков, упомянутых в отношении первого аспекта изобретения.
В четвертом аспекте изобретение состоит в широком смысле из способа генерирования водорода, включающего:
(а) подачу электролита через вход в кожухе в непроницаемые для жидкости ячейки, образованные из рядов разделенных промежутками пластин внутри кожуха, где первая стенка каждой ячейки выполнена из более благородного материала, чем вторая стенка этой ячейки, и где первая пластина рядов приспособлена служить анодом, а последняя пластина рядов приспособлена служит катодом;
(b) подачу электроэнергии на анод и катод для того, чтобы вызвать прохождение тока в электролите в каждой ячейке для генерирования водорода; и
с) отбор водорода через выпускное отверстие в кожухе.
Предпочтительно способ выработки водорода содержит подачу электроэнергии от источника питания постоянного тока.
В пятом аспекте изобретение состоит в широком смысле из генератора водорода, который содержит:
кожух;
ряды разделенных промежутками пластин, содержащихся внутри кожуха, и образующих между ними непроницаемые для жидкости ячейки, причем пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из более благородного материала, чем пластина, образующая вторую стенку этой ячейки, при этом первая пластина в рядах является анодом, приспособленным для соединения с источником питания, а последняя пластина в рядах является катодом, приспособленным для соединения с источником питания.
Предпочтительно генератор водорода содержит вход в каждую ячейку, приспособленный для обеспечения втекания электролита в ячейку.
Предпочтительно генератор водорода содержит выход из каждой ячейки, приспособленный для обеспечения вытекания электролита и газообразного водорода из ячейки.
Предпочтительно кожух содержит ряды нижних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы удерживать или поддерживать нижние края пластин.
Предпочтительно кожух содержит ряды верхних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы держать или поддерживать верхние края пластин.
Предпочтительно генератор водорода содержит источник питания, соединенный с анодом и катодом. Более предпочтительно источник питания является источником постоянного тока.
Предпочтительно генератор водорода содержит разгрузочную камеру, помещенную под ячейками. Более предпочтительно генератор водорода содержит по меньшей мере один разгрузочный канал от каждой ячейки до разгрузочной камеры. Даже более предпочтительно генератор водорода содержит разгрузочный затвор, связанный с каждым разгрузочным каналом.
Предпочтительно генератор водорода содержит связанную с ним систему подачи текучей среды, приспособленную для непрерывного или полунепрерывного пропуска жидкого электролита через ячейки.
В шестом аспекте изобретение состоит в широком смысле из морского судна, содержащего генератор водорода согласно пятому аспекту изобретения, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива к двигателю судна.
Генератор водорода морского судна по шестому аспекту изобретения может иметь любой из предпочтительных признаков, упомянутых в отношении первого аспекта изобретения.
Предпочтительно морское судно содержит вход для соленой воды в корпусе судна или связанный с ним, и трубопровод, приспособленный для подачи соленой воды от входа к генератору водорода в качестве электролита для генератора водорода.
В седьмом аспекте изобретение состоит в широком смысле из силового генератора, содержащего генератор водорода согласно пятому аспекту изобретения, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива на вырабатывающую электроэнергию турбину.
Генератор водорода силового генератора согласно седьмому аспекту изобретения может иметь любой из предпочтительных признаков, упомянутых в отношении первого аспекта изобретения.
В восьмом аспекте изобретение состоит в широком смысле из способа генерирования водорода, включающего:
(а) подачу электролита в непроницаемые для жидкости ячейки в кожухе, образованные из рядов разделенных промежутками пластин внутри кожуха, где первая стенка каждой ячейки выполнена из более благородного материала, чем вторая стенка этой ячейки, и где первая пластина рядов приспособлена служить анодом, а последняя пластина рядов приспособлена служить катодом;
(b) подачу электроэнергии на анод и катод для того, чтобы вызвать прохождение тока в электролите в каждой ячейке для генерирования водорода; и
с) отбор водорода из ячеек.
Предпочтительно способ выработки водорода содержит подачу электроэнергии от источника питания постоянного тока.
Термины «более благородный» и «менее благородный», которые применяются в этом описании и в формуле изобретения, означают различие между двумя металлами, один из которых более способен вступать в реакцию с электролитом, чем другой, или что один в большей степени устойчив к коррозии, чем другой, когда они оба открыты воздействию электролита, и «благородный», «более благородный» имеют соответствующее значение.
Термин «содержащий», применяемый в этом описании и формуле изобретения, означает «состоящий по меньшей мере частично». При интерпретации каждого утверждения в этом описании и в формуле изобретения, которое включает в себя термин «содержащий», могут также присутствовать признаки, иные, чем представленные этим термином. Связанные с ним термины, такие как «содержат» или «содержит», должны интерпретироваться таким же образом.
Изобретение состоит из вышеизложенного и предусматривает также конструкции, из которых далее приводятся только примеры.
Краткое описание чертежей
Предпочтительные варианты реализации изобретения будут описаны исключительно в качестве примера со ссылкой на чертежи, на которых:
на фиг.1 показан с частичным вырезом перспективный вид генератора водорода согласно изобретению;
на фиг.2 показан вид в поперечном разрезе по линии АА' генератора водорода согласно фиг.1;
на фиг.3 показан вид в вертикальной проекции двух ячеек генератора водорода согласно фиг.1; и
на фиг.4 показан схематический вид системы генерирования водорода.
Подробное описание предпочтительных вариантов реализации
В целом изобретение относится к генератору водорода, применяемому для выработки газообразного водорода. Генератор водорода имеет кожух и анод и катод. В кожухе между анодом и катодом предусмотрена одна или более пластин. Электролит помещают между пластинами таким образом, что во время пропускания тока между анодом и катодом происходит гальваническая или окислительно-восстановительная реакция, вызывая образование газообразного водорода.
Как показано на фиг.1, 2 и 3, генератор 2 водорода содержит кожух 4. Предпочтительно кожух 4 выполнен из пластика, такого как поликарбонат, или композитного материала, такого как микарта, или любой другой подходящий материал. Кожух 4 может включать в себя крышку 5, которую можно снять для того, чтобы получить доступ внутрь генератора 2 водорода. Генератора водорода содержит также анод 6 и катод 8, которые обозначаются вместе как электроды. Анод 6 и катод 8 содержат металлические пластины. Предпочтительно анод 6 и катод 8 выполнены из одного материала. Предпочтительно анод 6 и катод 8 выполнены из относительно нереакционноспособного или благородного металла, такого, например, как нержавеющая сталь. Однако может использоваться любой подходящий металл или материал. Предпочтительно анод 6 и катод 8 расположены друг против друга на противоположных концах кожуха 4. Анод 6 и катод 8 оба приспособлены для соединения с источником питания посредством одного или больше электрических соединений. Каждое электрическое соединение может быть образовано, например, путем соединения провода 12 с электродом с последующим соединением провода с источником питания. С другой стороны, провод 12 может быть, например, закреплен болтами на электроде, и может включать в себя пружинное соединение или любое другое подходящее соединение. Более чем одно электрическое соединение может быть образовано между каждым электродом и источником питания для создания резервирования в случае повреждения соединения. Предпочтительно источником питания является источник питания постоянного тока, или импульсный источник питания постоянного тока, хотя может использоваться любой подходящий источник питания, и катод 8 будет соединен с отрицательным выводом источника питания.
Генератор 2 водорода содержит также по меньшей мере одну пластину 14, помещенную в кожухе 2 между анодом 6 и катодом 8. Предпочтительно множество пластин 14 помещаются в кожухе 2 между анодом 6 и катодом 8. Например, может помещаться двадцать, сорок, шестьдесят или восемьдесят пластин 14, однако может использоваться любое подходящее число. В целом применение большего числа металлических пластин 14 может привести к получению большего количества газообразного водорода. Пластины 14 могут иметь любой подходящий размер, такой как 30 см × 30 см, и предпочтительно все имеют одинаковые размеры, и также такие же размеры, как анод 6 и катод 8. Обычно пластины с большей площадью поверхности могут обеспечить получение большего количества газообразного водорода. Пластины 14 предпочтительно изготовлены из относительно благородного материала, такого как благородный металл, благородный полуметалл, благородный композит или любой другой подходящий материал. Как показано только на фиг.2 и 3, прилегающие пластины выполнены из более благородного или менее благородного материала, чем их соседние. Например, каждая четная пластина 14а в рядах пластин 14 выполнена из более благородного материала, чем нечетные пластины 14b. И наоборот, нечетные пластины 14b являются менее благородными, чем четные пластины 14а. Предпочтительно все четные пластины 14а изготовлены из одного определенного материала, и все нечетные пластины 14b изготовлены из иного определенного материала, обладающего меньшим благородством. Например, четные пластины 14а могут быть выполнены из нержавеющей стали и нечетные пластины 14b могут быть выполнены из алюминия. С другой стороны, четные пластины 14а могут быть менее благородными, чем нечетные пластины 14b. Предпочтительно анод 6 и катод 8 являются первой и последней пластинами 14 в ряду пластин 14. Предпочтительно анод 6 и катод 8 являются более благородными, чем пластины 14, прилегающие к ним. С другой стороны, анод 6 и катод 8 являются менее благородными, чем пластины 14, прилегающие к ним. Ряды пластин 14 чередуются между более благородными пластинами и менее благородными пластинами.
Как показано также на фиг.1, 2 и 3, предпочтительно пластины 14 помещаются в кожухе 2, будучи разделенными промежутками и по существу параллельно электродам и по существу параллельно друг другу, однако они могут иметь любую подходящую ориентацию. Предпочтительно кожух 2 имеет ряд нижних опорных элементов 16 и ряд верхних опорных элементов 18, применяемых для поддержки электродов 6, 8 и пластин 14. Более предпочтительно опорные элементы 16, 18 выполнены из одного и того же материала и образуют одно целое с кожухом 2, однако опорные элементы 16, 18 могут быть выполнены из любого подходящего непроводящего материала. Верхние опорные элементы 18 могут быть прикреплены к крышке 5 и могут быть извлечены из генератора 2 водорода при извлечении крышки 5. Соединения между опорными элементами 16, 18 и кожухом непроницаемы для жидкости. Предпочтительно каждый из электродов 6, 8 и пластины 14 опираются своими нижними краями на нижний опорный элемент 16, и своими верхними краями на верхний опорный элемент 18. Любые соединения между опорными элементами 16, 18 и электродами 6, 8 или пластинами непроницаемы для жидкости. Любые соединения между кожухом 2 и электродами 6, 8 или пластинами 14 непроницаемы для жидкости. В предпочтительном варианте реализации возможен ряд пазов, выполненных на внутренних стенках кожуха 2 и приспособленных для поддержки пластин 14. Паз может идти вертикально между нижним опорным элементом 16 и соответствующим ему верхним опорным элементом 18. Пластины 14 могут быть вставлены в эти пазы и сдвинуты вниз до тех пор, пока нижний край не войдет в контакт с нижним опорным элементом 16. Нижний опорный элемент 16 может иметь паз по всей своей длине, способствующий поддержке нижнего края пластины 14. Когда пластины 14 и электрод помещены в кожух 4, крышка 5 и верхние опорные элементы 18 могут быть поставлены на место. Верхние опорные элементы 18 могут иметь пазы, идущие по их длине и предназначенные для поддержки верхних краев пластин 14. Эти пазы могут создавать непроницаемые для жидкости соединения между пластинами 14 и кожухом 4 и опорными элементами 16, 18. В этом варианте реализации может оказаться возможным легко заменить пластины 14 и электроды, например, в случае, если они достигли конца срока их расходуемой службы, связанного с их гальваническим расходом, коррозией, потребностью в очистке или любой другой причиной. Крышка 5 и верхние опорные элементы 18 могут быть сняты путем их выдвижения из пазов с последующей заменой путем ввода новых пластин 14 и электродов в пазы. Затем могут быть заменены крышка 5 и верхние опорные элементы 18. С другой стороны, в других вариантах реализации постоянные непроницаемые для жидкости соединения могут быть выполнены с адгезивом или связующим средством, или путем совместной плавки двух материалов, или любым другим подходящим способом.
Такое чередование благородности электродов и пластин 14 создает ряд ячеек 20. Каждая ячейка 20 содержит первый элемент из относительно более благородной пластины 14 и второй элемент из относительно менее благородной пластины 14. Прилегающие пластины 20 делят пластину 14. Электролит не может протекать через или вокруг пластин 14 или опорных элементов 16, 18 - каждая ячейка 20 непроницаема для жидкости относительно всех других ячеек 20. Эта конфигурация пластин 14 для формирования ячеек может вызвать гальваническую или окислительно-восстановительную реакцию, когда электролит поступает в ячейку 20.
Каждая ячейка 20 имеет соответствующий вход 22 и выход 24. Входом и выходом могут быть отверстия в кожухе, прилегающем к каждой ячейке. Предпочтительно входное отверстие 22 помещается возле дна ячейки 20 на поверхности кожуха 4. Более предпочтительно входное отверстие помещается ниже пластин 14 и между нижними опорными элементами 16, если они предусмотрены. Предпочтительно выпускное отверстие 24 помещается возле верха ячейки 20 на поверхности кожуха 4. Более предпочтительно выпускное отверстие помещается выше пластин 14 и между верхними опорными элементами 18, если они предусмотрены. Например, как показано на фиг.4, выпускное отверстие 24 может быть помещено возле верха кожуха 4 и возле его центра по длине. С другой стороны, выпускное отверстие 24 может быть помещено возле верха кожуха 4 и на противоположной поверхности относительно входного отверстия 22. Выпускное отверстие 24 может быть помещено на крышке 5. Отверстия 22, 24 могут быть помещены в любом подходящем положении и иметь любой подходящий размер. Входное отверстие 22 может образовать вход для поступления электролита в ячейку 20, и выпускное отверстие 24 может образовать выход для электролита и водорода, выходящих из ячейки 20. Расположение входного отверстия 22 ниже выпускного отверстия 24 может способствовать подаче свежего электролита в ячейку 20 и сливу прореагировавшего электролита из ячейки 20.
Как показано также на фиг.1, 2 и 3, перед использованием генератора 2 водорода в каждую ячейку 20 помещают электролит (не показан). Предпочтительно электролитом является соленая вода, однако возможно использование любого подходящего электролита. Предпочтительно поверхности пластин 14 полностью окружаются электролитом для того, чтобы избежать окисления или коррозии пластин 14. Наличие опорных элементов 16, 18 может гарантировать, что поверхности пластин 14 постоянно и полностью окружаются электролитом при использовании генератора 2 водорода. Верхние опорные элементы 18 могут действовать в качестве балласта, так что уровень электролита не опустится ниже верха пластин 14 в случае опрокидывания или качения генератора 2 водорода.
На анод 6 и катод 8 может подаваться питание, так что в электролите в каждой ячейке может быть индуцирован поток электронов. В общем в электролите имеет место реакция электролита, что ведет к образованию газообразного водорода (Н2). Могут быть получены побочные продукты, такие как газообразный кислород (О2) и частицы гидроксида (ОН-). В каждой ячейке 20 между пластинами 14 может иметь место сопутствующая реакция гальванизации, при которой электроны перетекают от пластины из менее благородного металла к пластине из более благородного металла. Реакция гальванизации усиливает реакцию электролиза, так что для разложения электролита и получения газообразного водорода требуется меньше энергии.
При использовании генератора водорода газообразный водород может подниматься в верхнюю часть ячеек 20. Другие побочные продукты, такие как газообразный кислород, могут также подниматься в верхнюю часть ячеек 20. Некоторые побочные продукты, такие как частицы гидроксида, могут опускаться на дно ячеек 20. Нижние опорные элементы 16 могут содержать между собой накопления такого побочного продукта и не допускать его контакта с пластинами 14. Если побочные продукты накопятся в количестве, достаточном для осаждения непосредственно против пластины 14 или создания перемычки между пластинами, они могут плавиться и прилипать к пластине 14, оказывая отрицательное влияние на показатели работы генератора 2 водорода. Побочный продукт может накапливаться в разгрузочной системе 26, которая может быть образована ниже ячеек 20. Как показано только на фиг.3, разгрузочная система 26 может содержать разгрузочный порт 28 под каждой ячейкой 20, который может иметь цилиндрическую, кубическую, конусную или любую другую подходящую форму и может проходить по всей длине ячейки 20. С другой стороны, разгрузочные порты 28 могут быть помещены дискретно по длине ячейки 20. Разгрузочные порты 28 могут быть выполнены как отверстия в основании кожуха 4. Каждый разгрузочный порт 28 может иметь соответствующий ему разгрузочный затвор 30, который обычно может быть закрыт, но может быть открыт для сброса из генератора 2 водорода накопленного побочного продукта. Разгрузочные затворы 30 могут иметь соответствующий им исполнительный механизм 31, предназначенный для открывания и закрывания разгрузочных затворов 30. Исполнительный механизм может быть пневматическим, гидравлическим или электрическим устройством, или любым другим исполнительным механизмом подходящего типа. С другой стороны, возможен вариант, при котором разгрузочные порты отсутствуют и побочные продукты могут собираться непосредственно на разгрузочных затворах 30. Исполнительный механизм 31 может открыть разгрузочные затворы 30 для того, чтобы смыть побочные продукты из ячеек 20 в сливную или разгрузочную камеру, находящуюся внизу.
Как показано на фиг.4, система выработки водорода включает в себя генератор 2 водорода. Электролит может подаваться в теплообменник 32, такой как кожухотрубный теплообменник, через вход 33. Предпочтительно теплообменник 32 имеет размеры и форму, подходящие для того, чтобы удалять из электролита любой воздух и другие газы перед тем, как он поступит в генератор 2 водорода. Ввод этих газов является нежелательным, поскольку они могут вызвать окисление пластин 14. Электролитом предпочтительно является соленая вода. Электролит предпочтительно нагревают до температуры 30-50°С или выше. Нагрев электролита может способствовать улучшению производительности по газообразному водороду, поскольку обычно более горячий электролит разлагается быстрее, чем более холодный электролит.
Электролит может доставляться во впускной коллектор 34 посредством, например, насосно-клапанной системы. Впускной коллектор 34 предпочтительно имеет одну впускную трубу и нескольку выпускных труб 35, количество которых равно количеству ячеек 20 в генераторе 2 водорода. Каждая выпускная труба 35 может быть соединена со входным отверстием 22 генератора 2 водорода для того, чтобы подавать электролит в ячейки 20. Электролит может непрерывно подаваться в каждую ячейку, так что существует непрерывный поток свежего электролита, который не подвергается окислительно-восстановительной реакции.
При циркуляции электролита в ячейке 20 он может подвергаться окислительно-восстановительной реакции, при которой образуется газообразный водород и другие побочные продукты. Водород и прореагировавший электролит могут выводиться из ячейки 20 через выпускное отверстие 24. Каждая ячейка 20 и выпускное отверстие 24 могут иметь соответствующую трубу 37, которая может передавать электролит и водород в выпускной коллектор 36. Выпускной коллектор 36 может иметь соответствующий пламегаситель, предназначенный для предупреждения возгорания водорода, однако пламегасители могут помещаться в системе в любой подходящей точке. Предпочтительно отводящие трубы 37 входного коллектора и отводящие трубы 37 выпускного коллектора имеют достаточную длину для получения достаточного электролитического сопротивления между ячейками 20. Он может быть таким, чтобы вызвать перенос электронов между ячейками 20 непосредственно через пластины 14, а не через электролитический контур в коллекторах 34, 36.
Водород и электролит могут проходить через выпускную трубу выпускного коллектора 36 в сепаратор 38. Водород может быть отделен от электролита и затем храниться и передаваться для сжигания. Электролит может быть рециркулирован обратно в систему, например в теплообменник 32, но предпочтительно его сливают. Водород может быть выпущен через клапан 39, и электролит может быть слит через выход 41. Если побочный продукт окислительно-восстановительной реакции, такой как кислород, загрязняет водород, он может быть отделен в любой точке и любым подходящим способом, например, путем использования мембраны или с использованием способов сорбции или криогенной дистилляции.
Предпочтительно система имеет один или больше процессоров 40. Процессоры 40 могут контролировать источник питания 42, который подает энергию на анод 6 и катод 8. Предпочтительно источник питания 42 является источником питания постоянного тока. Источник питания 42 может иметь положительный вывод, который может быть соединен с анодом 6, и отрицательный вывод 45, который может быть соединен с катодом 8. Процессоры 40 могут также быть соединены с одним или более датчиками 46. Датчики 46 и процессор 40 могут, например, отслеживать температуру в нужных точках системы, таких как на выходе теплообменника 32, напряжение и силу тока, которые потребляет генератор водорода, объем полученного водорода и любые другие нужные характеристики, характерные для системы. Процессор 40 может накапливать данные для последующего анализа или может быть приспособлен для выключения системы в случае обнаружения неблагоприятных условий. Процессоры 40 могут управлять исполнительными механизмами 31 разгрузочных затворов для того, чтобы открывать их и закрывать. Разгрузочные затворы 28 могут открываться и закрываться периодически и по требованию. Когда разгрузочные затворы 28 открываются, нежелательные продукты сливаются из дна ячеек 20 через слив 44. Это может также вызвать слив электролита, когда разгрузочные затворы 28 открыты. Процессоры 40 могут включить насосы для усиления расхода электролита в системе, в то время как разгрузочные затворы 28 открыты, для того, чтобы свести к минимуму время, в течение которого электролит не полностью покрывает поверхности пластин 14. С другой стороны, для увеличения расхода электролита могут быть применены один или больше подпиточных насосов.
Генератор 2 водорода или система, которая включает в себя генератор 2 водорода, могут использоваться для снабжения энергией транспортного средства, в частности морского судна, такого как корабль. При использовании в морском судне электролитом может быть морская вода, которая может быть получена из моря, по которому плывет судно, например, через вход в погруженной части корпуса корабля. Морская вода может поступать в теплообменник 32, который может нагревать морскую воду путем использования тепла, поступающего из системы охлаждения двигателя. Выработанный водород может быть затем использован для питания двигателя морского судна, такого как внутренний или наружный мотор. Двигатель может приводить в действие генератор переменного тока, который может подавать питание на анод 6 и катод 8 непосредственно или через преобразователь мощности.
Приведенное выше описание изобретения включает в себя его предпочтительные формы. В него могут быть внесены изменения без отклонения от объема изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Генератор водорода, который содержит:кожух для содержания водного электролита; анод и катод в кожухе и электрические соединения к аноду и катоду для прохождения электрического тока через электролит, чтобы вызвать электролитическую реакцию для того, чтобы происходило разложение электролита и чтобы получить газообразный водород, и средство для вывода газообразного водорода из кожуха,отличающийся тем, что он содержит ряды разделенных промежутками пластин, содержащихся внутри кожуха и образующих между ними непроницаемые для жидкости ячейки, между анодом и катодом, при этом пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из сравнительно более благородного материала, и пластина, образующая вторую стенку каждой ячейки, выполнена из сравнительно менее благородного материала так, что будет происходить сопутствующая реакция гальванизации между пластинами для усиления реакции электролиза, так, что меньше энергии требуется для разложения электролита и получения газообразного водорода.
2. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что он содержит вход в каждую ячейку, приспособленный для обеспечения втекания электролита в ячейку.
3. Генератор водорода по п.2, отличающийся тем, что он содержит выход из каждой ячейки, приспособленный для обеспечения вытекания электролита и газообразного водорода из ячейки.
4. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что кожух содержит ряды нижних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы удерживать или поддерживать нижние края пластин.
5. Генератор водорода по п.4, отличающийся тем, что кожух содержит ряды верхних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы держать или поддерживать верхние края пластин.
6. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что он содержит источник питания, соединенный с анодом и катодом.
7. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что он содержит разгрузочную камеру, помещенную под ячейками.
8. Генератор водорода по п.7, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере один разгрузочный канал от каждой ячейки до разгрузочной камеры.
9. Генератор водорода по п.8, отличающийся тем, что он содержит разгрузочный затвор, связанный с каждым разгрузочным каналом.
10. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что он содержит связанную с ним систему подачи текучей среды, приспособленную для непрерывного или полунепрерывного пропуска жидкого электролита через ячейки.
11. Морское судно, содержащее генератор водорода по п.1, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива к двигателю судна.
12. Морское судно по п.11, которое содержит вход для соленой воды в корпусе судна или связанный с ним, и трубопровод, приспособленный для подачи соленой воды от входа к генератору водорода в качестве электролита для генератора водорода.
13. Силовой генератор, содержащий генератор водорода по любому из пп.1-10, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива на вырабатывающую электроэнергию турбину.
14. Способ генерирования водорода, включающий:(a) подачу водного электролита в кожух, содержащий анод и катод;(b) подачу электроэнергии на анод и катод для того, чтобы вызвать прохождение тока в электролите, чтобы вызвать электролитическую реакцию так, чтобы происходило разложение электролита для генерирования водорода; ис) отбор водорода,отличающийся тем, что он включает обеспечение рядов разделенных промежутками пластин внутри кожуха, образующих между ними непроницаемые для жидкости ячейки, между анодом и катодом, при этом пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из сравнительно более благородного материала, и пластина, образующая вторую стенку каждой ячейки, выполнена из сравнительно менее благородного материала, так, что происходит сопутствующая реакция гальванизации между пластинами одновременно с указанным разложением электролита.
www.freepatent.ru
Генератор водорода | Банк патентов
Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано при автономном производстве газообразного водорода, например, в топливных элементах. Генератор водорода содержит герметичный корпус 1, внутри которого соосно вертикально закреплена цилиндрическая перегородка 2, разделяющая объем корпуса на центральную реакционную зону с расположенными внутри нее твердометаллическим и жидким реагентами и периферийную зону, содержащую жидкий реагент, при этом крышка корпуса оснащена патрубками для заправки реагентов 10 и 15, выдачи водорода 17 и датчиком давления 18. Перегородка плотно закреплена к днищу корпуса и с зазором к его крышке. Генератор оснащен двумя микронасосами 11 и 12, установленными на трубопроводах, соединяющих центральную и периферийную зоны, и электронным блоком регулирования 19, связанным с датчиком давления 18 и микронасосами 11 и 12. Изобретение позволяет эффективно регулировать производительность водорода для различной скорости потребления. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к мобильным генераторам водорода и может быть использовано как для обеспечения водородом энергетических установок прямого использования водорода, так и при работе в комплекте с топливными элементами.
Известно устройство для получения водорода, содержащее два соосно установленных изолированных от внешней среды сосуда с крышками, клапан и штуцера. (А.с. СССР №1228889, МПК B01J 7/00, 1981). Работает устройство следующем образом. Внутренняя емкость заполняется твердой фазой, а внешняя емкость заполняется до определенного уровня жидкой фазой. При взаимодействии реагентов выделяется водород и под его давлением жидкая фаза вытесняется из реактора и реакция замедляется.
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции - наличие двух полостей для сбора водорода, встроенного пружинного клапана, невозможность получения стабильных водородных характеристик, слабое охлаждение реактора, невозможность полного останова реактора.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному техническому решению и принятым здесь в качестве прототипа является генератор водорода (Патент RU №2060928, МПК C01B 3/08, 1993), содержащий герметичный корпус, внутри которого соосно вертикально закреплена перегородка оболочковой формы, разделяющая объем корпуса на центральную (реакционную) зону с расположенными внутри нее твердометаллическим и жидким реагентами и периферийную зону, содержащую жидкий реагент, при этом крышка корпуса оснащена патрубками для заправки реагентов и выдачи водорода и датчиком давления газовой среды внутри корпуса. В этом генераторе перегородка изолирует по газовой фазе центральную зону от периферийной и делает их сообщающимися по жидкому реагенту. Это позволяет изменять скорость выделения водорода в зависимости от скорости его потребления. Действительно, при превышении скорости потребления водорода над скоростью его образования давление газа в центральной зоне снижается, что приводит к перетеканию жидкого реагента из периферийной зоны в центральную с повышением уровня жидкости. Это, в свою очередь, приводит к повышению площади поверхности контакта жидкого и твердометаллического реагентов и, в конечном итоге, повышению давления водорода. При снижении скорости расходования водорода или полном его прекращении давление водорода в центральной зоне повышается, что заставляет жидкий реагент перетекать в периферийную зону, осушая твердометаллический реагент и, таким образом, прекращая генерацию водорода. Регулирование скорости выделения водорода в таком генераторе происходит автоматически, без участия человека. В этом случае регулируемый параметр (давление водорода в центральной зоне) сам приводит в действие механизм изменения уровней жидкости в обеих зонах.
Однако указанный генератор водорода обладает следующими недостатками.
В случае значительного снижения или прекращения потребления водорода для полной осушки твердометаллического реагента требуется значительное давление водорода в центральной зоне, чтобы преодолеть силу давления, возникающую в закрытом пространстве над зеркалом жидкости в периферийной зоне при подъеме в ней уровня жидкости. Для снижения этой противодействующей силы приходится применять незначительную высоту засыпки твердометаллического реагента, большие объемы периферийной зоны и жидкого реагента, большую толщину материала корпуса, что приводит к неоправданному повышению массогабаритных характеристик генератора, ограничению продолжительности непрерывной его работы (обычно не более 2 часов) и снижению удельной максимальной производительности по водороду (до 600 л/час из 45 л жидкого реагента). Для предотвращения чрезмерно высокого роста давления водорода приходится сбрасывать часть генерируемого водорода в атмосферу через предохранительный клапан. Эффективность работы генератора невысока.
Целью предложенного технического решения является устранение указанных недостатков и повышение эффективности работы генератора водорода.
Для устранения указанных недостатков предложен генератор водорода, содержащий герметичный корпус, внутри которого соосно вертикально закреплена перегородка оболочковой формы, разделяющая объем корпуса на центральную (реакционную) зону с расположенными внутри нее твердометаллическим и жидким реагентами и периферийную зону, содержащую жидкий реагент, при этом крышка корпуса оснащена патрубками для заправки реагентов и выдачи водорода и датчиком давления газовой среды внутри корпуса. Перегородка плотно закреплена к днищу корпуса и с зазором к его крышке, при этом генератор оснащен двумя побудителями движения жидкого реагента, установленными на трубопроводах, соединяющих центральную и периферийную зоны, и электронным блоком регулирования, связанным с датчиком давления и побудителями движения. Побудителями движения могут быть погружные центробежные микронасосы. Перегородка может иметь форму цилиндра, усеченного конуса, усеченного эллипсоида или их сочетаний.
На чертеже схематично представлен наиболее предпочтительный вариант генератора водорода.
Генератор водорода представляет собой цилиндрический корпус 1, внутри которого соосно размещена цилиндрическая перегородка 2. Перегородка плотно закреплена к днищу 3 корпуса на некотором расстоянии от крышки 4, образуя тем самым две зоны - центральную 5 и периферийную 6, сообщающиеся по газовому пространству под крышкой 4. По оси центральной зоны 5 в корзине 7 размещен твердометаллический реагент 8 в виде цилиндрической отливки. Корзина с твердометаллическим реагентом подвешивается к крышке 9 загрузочного патрубка 10. Устройство быстрого крепления и съема корзины не принципиально, оно может быть выполнено, например, в виде байонетного затвора и поэтому не показано. На дне зон 5 и 6 установлены погружные центробежные микронасосы 11 и 12 соответственно. Нагнетающие трубопроводы 13 и 14 соответственно заканчиваются в смежных зонах 6 и 5 соответственно. На крышке 4 кроме загрузочного патрубка 10 имеется патрубок 15 для заправки жидкого реагента, предохранительный клапан 16, патрубок 17 для выдачи водорода и датчик давления 18 газовой среды в генераторе. Генератор оснащен электронным блоком регулирования 19, который связан с датчиком давления 18 и насосами 11 и 12. Линии связи на чертеже показаны пунктирными линиями. На линии отвода водорода установлен регулятор давления 20. На днище 3 установлен сливной патрубок 21.
Генератор работает следующим образом.
Через патрубок 15 заливают расчетное количество жидкого реагента, представляющего собой, например, водный раствор хлорида натрия или морскую воду, и плотно его закрывают. При снятой крышке 9 через патрубок 10 заливают другое расчетное количество того же жидкого реагента. В корзину 7 закладывают твердометаллический реагент 8, представляющий собой цилиндрическую отливку, выполненную, например, из гидрореагирующего сплава магния. Корзину 7 с реагентом закрепляют к крышке 9, например, с помощью байонетного затвора (на чертеже не показан), вставляют в патрубок 10 и крышку плотно закрепляют на нем.
В результате химической реакции взаимодействия твердометаллического и жидкого реагентов происходит выделение водорода. По мере накопления водорода внутри корпуса генератора увеличивается давление и при достижении заданной величины начинается отбор водорода потребителю через патрубок 17. Скорость образования водорода определяется площадью поверхности контакта реагентов: чем больше эта площадь, тем выше скорость образования водорода. В свою очередь, площадь контакта находится в прямой зависимости от уровня жидкого реагента в центральной (реакционной) зоне 5. В случае превышения скорости потребления водорода над скоростью его образования давление в корпусе генератора, считываемое датчиком давления 18, снижается, и при достижении минимально допустимого задаваемого значения электронный блок регулирования 19 дает команду для включения микронасоса 12. При работе этого микронасоса жидкий реагент из периферийной зоны 6 перекачивается в реакционную зону 5, повышая в ней уровень жидкости и тем самым площадь поверхности контакта реагентов. При этом скорость образования водорода увеличивается, компенсируя его потребление, и, при дальнейшем повышении уровня в реакционной зоне, давление начинает повышаться. При достижении величины давления водорода максимально допустимого заданного значения электронный блок регулирования 19 дает команду на отключение микронасоса 12. При этом прекращается изменение уровня жидкости в реакционной зоне 5, скорость выделения водорода стабилизируется на определенном уровне.
При прекращении потребления водорода или отсутствии потребителя давление в генераторе возрастает до предельно допустимой величины и электронный блок регулирования 19 включает микронасос 11, который откачивает жидкий реагент из реакционной зоны 5 в периферийную зону 6 до полной осушки твердометаллического реагента. При этом генерация водорода полностью прекращается.
Таким образом осуществляется непрерывная генерация водорода и стабильная подача его потребителю.
Плотное крепление перегородки к днищу корпуса генератора и с зазором к его крышке образует две зоны, изолированные друг от друга по жидкому реагенту и сообщающиеся по газу. В этом случае отсутствуют какие-либо силы, препятствующие перетеканию жидкого реагента из одной зоны в другую. Это позволяет использовать высокие слои засыпки (или длинные стержни) твердометаллического реагента и незначительные объемы жидкого реагента, что снижает массогабаритные характеристики генератора, повышает удельную скорость выделения водорода и продолжительность непрерывной работы (660 л/ч водорода из 36 литров жидкого реагента при времени непрерывной работы генератора 8 часов). Использование двух побудителей движения жидкого реагента и двух трубопроводов позволяет эффективно регулировать скорость выделения водорода в зависимости от степени его потребления путем быстрого изменения уровня жидкого реагента и тем самым площади поверхности контакта реагентов. Оснащение генератора водорода системой автоматического регулирования, состоящей из связанных между собой датчика давления, электронного блока регулирования и двух побудителей (насосов), позволяет эффективно управлять работой генератора водорода в автоматическом режиме. Неоправданные потери водорода через предохранительный клапан отсутствуют.
Применение центробежных микронасосов в качестве побудителей движения жидкого реагента увеличивает скорость реагирования системы регулирования по сравнению, например, с насосами объемного действия.
Использование погружных микронасосов существенно упрощает и повышает надежность и безопасность генератора, поскольку не требуется предварительная заливка колеса насоса жидкостью и установка обратных клапанов. Существенно снижена опасность перегрева насосов. Искрящие части погружных насосов выведены из зоны возможного контакта с водородом.
Выполнение перегородки в форме цилиндра, усеченного конуса, усеченного эллипсоида или их сочетаний расширяет возможности регулирования, поскольку при постоянной производительности насосов скорость изменения площади поверхности контактирования реагентов зависит от площади поперечного сечения реакционной (внутренней) зоны. Например, использование перегородки в виде усеченного эллипсоида позволяет иметь различную скорость изменения производительности при различных значениях производительности: при высокой и низкой производительностях (высоком и низком уровнях жидкого реагента в реакционной зоне) скорость изменения производительности высокая, зато в области средних значений производительности скорость изменения сравнительно невысока.
Таким образом, совокупность существенных признаков предложенного технического решения позволяет повысить эффективность работы генератора водорода.
Следует понимать, что может быть предложено большое множество вариантов конструкций генератора водорода, отвечающих сути и формуле изобретения.
bankpatentov.ru
- Датчики утечек
- Яша плавает в бассейне
- Нужен ли для скважины кессон
- Канавы укрепление стенок
- Центробежного насоса назначение
- Что делать если в воде свело ногу
- Как в домашних условиях сделать генератор
- Сантехническая манжета
- Нет напора горячей воды из водонагревателя
- Как узаконить котел в доме
- Очень быстросохнущие плавки
