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.
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.
Согласно авторам изобретения, 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.
Авторы данного изобретения: Кочурков Андрей Александрович (RU), Варганов Виктор Борисович (RU), Стороженко Павел Аркадьевич (RU).
Источник: http://www.xumuktutor.ru/inorganic_chem.php?id=4 |
