Генераторы водорода на основе Mg и NaBH

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ГНИИХТЭОС
Россия, 111123, г. Москва,
шоссе Энтузиастов, д. 38
Тел.: (495) 673-49-53, 673-63-23
Факс: (495) 913-25-38
E-mail: [email protected]
www.eos.su
Генераторы водорода
на основе Mg и NaBH4
Фото 1. Миниатюрный боргидридный генератор / Small-sized borane generator
В настоящее время в инновационных
технологиях водород используется как непосредственно, так и для топливных элементов, с целью создания энергетических
блоков с требуемым запасом энергии.
В данной работе представлены результаты разработок и исследований по созданию
действующих макетов и экспериментальных
образцов генераторов водорода, основанных
на реакциях самораспространяющегося синтеза, на каталитических процессах с участием водородгенерирующих веществ в водных средах
и на реакциях с участием гидрореагирующих
сплавов металлов в водных растворах.
Общий принцип работы генераторов состоит в реализации вышеуказанных процессов
внутри реакторных отделений генераторов водорода и выдачи водорода потребителю «по
требованию» с заданной производительностью
и заданным давлением.
Уникальность созданных экспериментальных генераторов заключается в оптимальном
сочетании используемых технологических процессов, конструктивных решений и систем автоматического управления, обеспечивающих
генерацию водорода в соответствии с требованиями потребителя.
В частности:
– конструктивное исполнение генераторов
соответствует требованиям малогабаритности,
портативности, мобильности и перезарядки;
– системы автоматического управления
генераторами, построенные на основе нано-
Тип генератора
Фото 3. Портативный генератор водорода /
Portable hydrogen generator
токовых микропроцессоров, обеспечивают
высокую точность поддержания потока водорода при минимальном собственном энергопотреблении;
– системы автоматического управления
работой генераторов, созданные на основе
пневматики, не потребляют электроэнергию;
Фото 2. Портативный боргидридный генератор / Portable borane generator
– разработанные технологические решения
по генерации водорода позволяют полностью
извлекать водород из используемых реагентов
с высокими технико-экономическими показателями и практически неограниченными
сроками эксплуатации генераторов.
ФГУП ГНИИХТЭОС разработаны миниатюрные и портативные боргидридные генераторы
(см. фото 1, 2), обеспечивающие объем производимого водорода, в количестве 33, 330,
660 л/ч соответственно. Водород получается
путем взаимодействия раствора NаВН4 с оригинальным катализатором на основе LiСоО2
в специальном реакторе.
ФГУП ГНИИХТЭОС также проведены исследования и разработаны мобильные и портативные генераторы водорода, основанные на
взаимодействии (суперкоррозии) специальных
сплавов магния и соленой воды, обеспечивающие запас энергии для топливных элементов
1 кВт/ч., 10 кBт/ч и более, то есть генераторы
водорода, обеспечивающие объем производимого водорода в количестве от 660 л до
6600 л. (см. фото 3).
В институте создан автоматизированный
компьютерный стенд для проведения научных
исследований, изучения взаимосвязи динамических и конструктивных параметров создаваемых генераторов, определения оптимальных
режимов работы генераторов и испытания образцов генераторов водорода (см. фото 4).
Характеристики разработанных генераторов водорода представлены в таблице.
П. А. Стороженко,
В. Б. Варганов
Боргидридные
Магниевые
Алюмо-гидр
Генератор водорода л/ч
33
330
660
660
100-700
Мощность
50 Вт
500 Вт
1,0 кВт
1,0 кВт
0,15-1,0 кВт
Запас энергии
5О Вт/ч
10 кВт/ч
0,15-1 кВт/ч
2 кВт/ч
2 кВт/ч
Избыточное давление
0,01-0,1 кг/см
0,01-0.1 кг/см
0,01-0,5 кг/см
0,01-О.5 кг/см
до 25кг/см2
Исполнение
Малогабарит
Портативные
Портативные
Мобильные
Портативные
Массогабаритные
характеристики
Вес – 200 г
Н – 17 см
Д – 7 си
Вес – 350 г
Н – 17 см
Высота – 10 см
Глубина – 7 см
Вес – 5,7кг
Н – 39 см
Высота – 31 см
Глубина – 16 см
Вес – 37кг
Н – 60 см
Д – 48 см
Вес – 500-1100 г
Н – 15-35 см
Д – 7-12 см
46
АТОМНЫЙ ПРОЕКТ
2
2
2
EQUIPMENT
SRC RF FSUE «GNIICHTEOS»
38, shosse Entuziastov,
Moscow, 111123, Russia
Phone: (495) 673-49-53, 673-63-23
Fax: (495) 913-25-38
E-mail: [email protected]
www.eos.su
Mg and NaBH4-based
Hydrogen Generators
Innovation technologies use hydrogen
both directly and in fuel elements to develop power-generating units with the required
margin of energy.
The paper highlights the results of research
and development of acting models and operative
embodiments of hydrogen generators based on
self-propagating synthesis reactions, on catalytic
process with hydrogen-generating substances in
water environment and on the reactions of hydroreacting metal alloys in water environment.
Generator Type
The general principle of the generators operation consists in the application of the above
processes in the reactor compartments of hydrogen generators until «upon request» production
of hydrogen with the rated output and under the
rated pressure.
The experimental generators are unique for
the happy combination of workflows, engineering
decisions and automated control systems that
ensure the hydrogen generation in conformity
with the customer’s requirements.
Specifically:
– the generator’s design conforms to the
requirements of compactness, portability, mobility and charge exchange;
– generator automated control systems
based on nano-current microprocessors provide high accuracy of hydrogen flow control with
minimal consumption supply;
– pneumatically operated generator automated control systems do not consume power;
– developed engineering decisions related
to hydrogen generation allow to extract hydrogen
from the reagents used with high technical and
economic indices while the generators operation
life is practically unlimited.
FSUE GNIIСhTEOS has developed small-sized
and portable borane generators (Pictures 1 and
2) that allow to produce hydrogen in the amount
of 33, 330 and 660 l/h respectively. Hydrogen
is produced by means of interaction of NaBH4
solution with LiCoO2-based original catalyst in
a special reactor.
FSUE GNIIChTEOS has also developed mobile and portable hydrogen generators based
on interaction (super-corrosion) of special magnesium alloys and salted water; the generators
provide the margin of energy for fuel elements
of 1 kW/h, 10 kW/h and over, i.e. ensure the
hydrogen generation in the amount from 660
liters to 6,600 liters (Picture 3).
The Institute operates an automated computer stand to perform scientific research, to
study the interrelation of the dynamic and design
parameters of the generators being developed,
to determine the best regimes of the generator
performance and to test hydrogen generators
(Picture 4).
See Table for the hydrogen generators characteristics.
P. A. Storozhenko, V. B. Varganov
Borane Generators
Magnesium
Generators
Aluminum Hydride
Generators
Hydrogen output
33
330
660
600
100-700
Capacity
50 W
500 W
1.0 kW/h
1.0 kW/h
0.15-1.0 kW/h
Margin of energy
5О W/h
2 kW/h
2 kW/h
10 kW/h
0.15-1 kW/h
Overpressure
0.01-0.1 kg/сm2
0.01-0.1 kg/сm2
0.01-0.5 kg/сm2
0.01-О.5 kg/сm2
to 25kg/cm2
Design
Small-sized
Portable
Portable
Mobile
Portable
Weight and dimensions
Weight - 200 g
Н – 17 сm
D - 7 сm
Weight - 350 g
Н – 17 сm
Height - 10 сm
Depth - 7 сm
Weight - 5,7 kg
Н - 39 сm
Height - 31 сm
Depth - 16 сm
Weight - 37 kg
Н - 60 сm
D - 48 сm
Weight - 500-1,100 g
Н - 15-35 сm
D - 7-12 сm
Фото 4. Стенд для исследований и испытаний генераторов
Picture 4. Stand for generator research and testing
АТОМНЫЙ ПРОЕКТ
47