Генератор водорода

Изобретение относится к энергетическому оборудованию и может быть использовано для получения водорода как в стационарных установках, так и на транспорте. Генератор водорода содержит реакционный сосуд, магистраль подачи водного раствора едкого натра, магистраль выдачи водорода, а также контейнер с твердым реагентом - алюминием. Реакционный сосуд выполнен проточным. Генератор снабжен магистралью подачи водной суспензии с твердым реагентом - алюминием, смешивающим устройством в виде тангенциальных вводов в реакционный сосуд на магистралях подачи водного раствора едкого натра и подачи водной суспензии с твердым реагентом - алюминием, кольцеобразным фильтром и магистралью вывода водного раствора продуктов гидролиза, которые установлены в нижней части реакционного сосуда. Изобретение позволяет повысить качество производственного процесса и снизить эксплуатационные расходы. 1 ил.

 

Изобретение относится к энергетическому оборудованию и может быть использовано для получения водорода как в стационарных установках, так и на транспорте.

Известен наиболее близкий к предлагаемому генератор водорода (патент РФ 2232710, опубл. 04.01.2007 г.), выбираемый в качестве прототипа.

Генератор водорода, работающий за счет гидролиза твердого реагента - алюминия, который имеет реакционный сосуд, магистраль подачи водного раствора едкого натра, магистраль выдачи водорода, а также содержит контейнер с твердым реагентом - алюминием, теплообменник для отвода тепла реакции, который выполнен из металла, устойчивого к действию водного раствора едкого натра, размещенный внутри реакционного сосуда, заполненного водным раствором едкого натра и имеющего прямой тепловой контакт с твердым реагентом - алюминием, при этом металл, из которого выполнен теплообменник, имеет более высокую теплопроводность, чем твердый реагент - алюминий.

Недостатком известного генератора является то, что это химический реактор периодического действия. Это приводит к удорожанию эксплуатации, так как для периодического цикла необходима загрузка компонентов и выгрузка конечных продуктов с неизбежным возрастанием эксплуатационных расходов.

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в повышении качества производственного процесса путем более высокого уровня автоматизации и в снижении эксплуатационных расходов благодаря исключению обязательных операций периодического цикла (загрузка алюминия и выгрузка продуктов гидролиза). Немаловажным обстоятельством является значительно большая устойчивость технологических параметров непрерывного процесса, которая и приводит к получению продуктов лучшего качества и с более стабильными свойствами. Полезное время работы генератора водорода при этом, естественно, увеличивается. Технический эффект, обеспечивающий решение поставленной задачи, состоит в повышении эффективности за счет выполнения реакционного сосуда проточным и наличия смешивающего устройства и решается тем, что в известном генераторе водорода, имеющем реакционный сосуд, магистраль подачи водного раствора едкого натра, магистраль выдачи водорода, согласно полезной модели реакционный сосуд выполнен проточным, дополнительно снабжен магистралью подачи водной суспензии алюминия, смешивающим устройством, магистралью вывода водного раствора продуктов гидролиза, при этом смешивающее устройство выполнено в виде тангенциальных вводов в реакционный сосуд магистрали подачи водного раствора едкого натра и магистрали подачи водной суспензии алюминия и кольцеобразного фильтра, расположенного в нижней части проточного реакционного сосуда. Предлагаемый генератор водорода схематично представлен на чертеже.

Генератор водорода содержит проточный реакционный сосуд 1, магистраль выдачи водорода 2, магистраль подачи водной суспензии твердого реагента - алюминия 3, магистраль подачи водного раствора едкого натра 4, магистраль вывода водного раствора продуктов гидролиза 5, кольцевой фильтр 6, тангенциальные вводы в проточный реакционный сосуд магистрали подачи водного раствора едкого натра и магистрали подачи водной суспензии твердого реагента - алюминия 7.

Генератор водорода работает следующим образом. По магистрали 4 подают водной раствор едкого натра, по магистрали 3 - водную суспензию твердого реагента - алюминия, которые через тангенциальные вводы 7 в проточным реакционным сосуде 1 создают вихревое смешение водной суспензии твердого реагента - алюминия с водным раствором едкого натра. В результате реакции гидролиза образуется жидкий щелочной раствор алюмината натрия, который выводится по магистрали 5. Проточный реакционный сосуд выполнен с вводами водного раствора едкого натра, водной суспензии твердого реагента - алюминия и выводом продуктов реакции гидролиза: водорода и щелочного раствора алюмината натрия, что позволяет функционировать генератору водорода по технологической схеме реактора непрерывного действия.

Вихревое движение потоков создает интенсивное перемешивание компонентов потоков, в частности частиц алюминия. При интенсивном перемешивании происходит практически полное усреднение состава и температуры продукта гидролиза в характерных зонах реакционного объема генератора. В установившемся непрерывном процессе изменение во времени температурных и концентрационных условий отсутствуют: после выхода на рабочий режим система переходит в квазистационарное состояние. Зато в различных реакционных зонах концентрации и температура неодинаковы.

За счет вихревого движения потоков наиболее крупные частицы алюминия будут удерживаться в центральной зоне вихря до завершения реакции гидролиза.

В качестве каналов регулирования выдачи водорода можно использовать магистраль подачи водной суспензии твердого реагента - алюминия 3 или названную магистраль и магистраль подачи водного раствора едкого натра 4. Регулирование вывода водного раствора продуктов гидролиза осуществляют изменением гидравлического сопротивления магистрали 5.

Принципиальная схема предлагаемого генератора водорода апробирована в лабораторных условиях.

Генератор водорода, имеющий реакционный сосуд, магистраль подачи водного раствора едкого натра, магистраль выдачи водорода, отличающийся тем, что реакционный сосуд выполнен проточным, дополнительно снабжен магистралью подачи водной суспензии алюминия, смешивающим устройством, магистралью вывода водного раствора продуктов гидролиза, при этом смешивающее устройство выполнено в виде тангенциальных вводов в реакционный сосуд магистрали подачи водного раствора едкого натра и магистрали подачи водной суспензии алюминия и кольцеобразного фильтра, расположенного в нижней части проточного реакционного сосуда.