RU124442U1 - Устройство для получения электроэнергии - Google Patents
Устройство для получения электроэнергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU124442U1 RU124442U1 RU2012146204/07U RU2012146204U RU124442U1 RU 124442 U1 RU124442 U1 RU 124442U1 RU 2012146204/07 U RU2012146204/07 U RU 2012146204/07U RU 2012146204 U RU2012146204 U RU 2012146204U RU 124442 U1 RU124442 U1 RU 124442U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converter
- membrane
- catalytic
- raw materials
- carbon
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к энергетике, в частности к устройствам для получения электроэнергии из углеродсодержащего сырья, включая метан, спирты и продукты ферментации, и может быть использована в различных отраслях промышленности, науки и техники, включая водородную энергетику.
Предложеноустройство для получения электроэнергии, содержащее конвертер для каталитической конверсии сырья с водяным паром для получения синтез-газаи твердооксидный топливный элемент, непосредственно соединенный с конвертером, в котором используют мембранный каталитический конвертер, мембрана которого выполнена из пористого керамического каталитического модуля, имеющего следующий состав, 50% масс. никеля и 50% масс. кобальта. 1 н.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр., 1 илл.
Description
Полезная модель относится к энергетике, в частности к устройствам для получения электроэнергии из углеродсодержащего сырья, включая метан, спирты и продукты ферментации,и может быть использована в различных отраслях промышленности, науки и техники, включая водородную энергетику.
Известна установка для получения особо чистого водорода (Пат. РФ №2085476, МПК6 C01B 3/32; C01B 3/56, опубл. 27.07.97 г.), включающая блок сероочистки, смеситель, конвертор природного газа, состоящего практически из одного метана, содержащий катализатор и инертный материал на основе диоксида циркония, конвертор оксида углерода, блок выделения воды и диоксида углерода, диффузионный (мембранный) аппарат с палладиевой мембраной, а также компрессор, установленный после конвертора диоксида углерода. Блок выделения воды и диоксида углерода выполнен в виде низкотемпературного отделителя жидкости и холодильной машины для вымораживания диоксида углерода. Диффузию водорода осуществляют через палладиевую мембрану.
Известная установка сложна в аппаратурном исполнении, и имеет ограниченный выход целевого продукта - особо чистого водорода (ОЧВ), - не превышающий 98 об.% (или 0,98 м3 водорода на 1 м3 сырья - смеси водяного пара и метана).
Известна установка получения электроэнергии, включающаяреформер с циклами давлений, с одним или множеством слоев катализаторов, в который подают углеводородсодержащее сырье, такое, как бензин, и пар, конвертор углеводородсодержащего сырья в синтез-газ, и твердооксидный топливный элемент с возможностью получения на нем электроэнергии из полученного синтез-газа, причем анод топливного элемента с температурой 400-1000 °Ссоединен с конвертером (см., патент США №7875402 B2, кл. H01M 8/04, H01M 8/10, H01M 8/24, опубл. 25.01.2011).
Однако эта установка малоэффективна из-за низкого качества получаемого синтез-газа, который содержит CO, CO2, H2 и H2O и неконвертированный CH4, количество которого может доходить до 15%.
Известна установка для получения электроэнергии, включающаяпаровой конвертер углеводорода из природного газа или метанола в высокочистый водород, включенный в твердооксидный топливный элемент для получения электроэнергии из полученного водорода, где паровой конвертервключает мембрану из палладийсодержащего сплава на поверхности инертного пористого вещества (см., заявку Японии №08-321321 A, кл. H01M 8/06, C01B 3/38, C01B 3/50, опубл. 03.12.1996).
Недостатком известного решения является необходимость транспортировки отделенного от высокочистого водорода газа, содержащего CO, CO2, небольшое количество водорода и водяного пара для его дальнейшего применения в качестве отдельного (низкокачественного) горючего.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является устройство для получения электроэнергии, включающее камеру смешения метана с конвертирующим газом (воздух, вода) с получением смеси водорода и CO в присутствии гранулированного катализатора и твердооксидные топливные элементы, соединенные непосредственно с камерой, причем камера ограничена сверху перфорированной пластиной, в углубления которой вставлены топливные элементы, имеющие электроды с твердым электролитом на основе диоксида циркония для электрохимического окисления водорода и CO до воды и углекислого газа с получением электрической энергии (патент РФ №2027258 C1, кл. H01M 8/12, опубл. 20.01.1995).
Недостатком прототипа является то, что устройство не является автономным, мобильным.
Одной из основных проблем энергетики является обеспечение автономными источниками электроэнергии различных локальных объектов для поддержания жизнедеятельности и жилых домов в отдаленных районах с различными природными условиями.
Задача предлагаемой полезной модели заключается в разработке устройства для получения электроэнергии, способного работать автономно и быть мобильным, что позволит использовать его в отдаленных районах севера, на объектах временного содержания, на водном и наземном локомотивном транспорте, в том числе на заводах по производству этанола, получаемом путем брожения органической массы.
Поставленная задача решается тем, что предложено устройство для получения электроэнергии, содержащее конвертер для каталитической конверсии углеродсодержащего сырья с водяным паром для получения синтез-газа и твердооксидный топливный элемент (ТОТЭ), непосредственно соединенный с паровым конвертером, в котором используют мембранный каталитический конвертер (МКК), мембрана которого выполнена из пористого керамического каталитического модуля, имеющего следующий состав, 50% масс. никеля и 50% масс. кобальта.
На внутреннюю поверхность каналов пористого керамического каталитического модуля указанного устройства с целью работы при большой производительности по синтез-газу, превышающей 100000 л синтез-газа/дм3час, может быть нанесен буферный слой оксида титана, а затем каталитически активный компонент, включающий Mn в количестве 0,05% масс, по отношению к массе модуля.
Сущность полезной модели поясняется рабочим эскизом (фиг.1) где представлена принципиальная схема устройства для получения электроэнергии с использованием в качестве конвертера для каталитической конверсии сырья мембранно-каталитического конвертера (МКК), соединенного с твердооксидным топливным элементом (ТОТЭ).
На фигуре позициями обозначены: 1 - Оболочка электрогенерирующего канала; 2 - МКК; 3 - ТОТЭ; 4 - пористый контакт; 5 - изолятор; 6 - выравнивающая диафрагма; 7 - промежуточный газовый коллектор; 8 - коллектор выходных анодных газов; 9 - коллектор выходных катодных газов; 10 - канал подачи водно-спиртового раствора на паровую конверсию для генерации синтез-газа; 11 - канал подачи атмосферного воздуха, необходимого для работы ТОТЭ.
Устройство работает следующим образом: из дозатора (на фигуре не показан) по каналу 10 подаются пары водноспиртового раствора или смесь метана с парами воды, взятых в заданном соотношении. Углеродсодержащее сырье, проходя через поры стенки каталитической мембраны МКК 2, превращается в синтез-газ, направляемый в ячейки топливного элемента 3. В топливном элементе во время работы синтез-газ окисляется кислородом атмосферного воздуха, подаваемым через канал 11. В период запуска используется 20% об. от всего расхода сырья. После выхода на режим (T 800-850°C) устанавливается необходимый расход, указанный в таблице 1, обеспечивающий получение электроэнергии мощностью 60 Вт.
Пример 1.
Для получения электроэнергии устройство работает, как описано выше, и в нем используют мембрану из пористого керамического каталитического модуля, состава 50% масс. никеля и 50% масс. кобальта, а в качестве углеродсодержащего сырья - метан. Условия проведения эксперимента и его результаты приведены в таблице 1.
Пример 2.
Проводят аналогично примеру 1, но используют в качестве углеродсодержащего сырья этанол.
Условия проведения эксперимента и его результаты приведены в таблице 1.
Пример 3.
Проводят аналогично примеру 1, но используют в качестве углеродсодержащего сырья продукты ферментации, представляющие собой смесь этанола - 80% об.; пропанола - 5% об.; бутанола - 5% об. и пентанола - 10% об..
Условия проведения эксперимента и его результаты приведены в таблице 1.
Условия проведения эксперимента и его результаты приведены в таблице 1.
Таким образом, заявленная установка достаточно проста как в конструктивном отношении, так и в обслуживании, позволяет автономно вырабатывать электроэнергию на объектах ее потребления мощностью 60 Вт.
Высокая эффективность заявляемой установки обусловлена тем, что тепла, выделяемого за счет сжигания части продукта реакции (синтез-газа) достаточно как для реализации процесса риформинга углеродсодержащего сырья, так и для поддержания рабочей температуры топливного элемента.
| Таблица 1 | |||||||||
| Условия и результаты эксперимента по получению электроэнергии на предлагаемой установке при T=800-850°C на различном сырье. | |||||||||
| № пр. | Q, ч-1 удельный расход сырья** | Состав продуктов | Мощность, Вт | ||||||
| Сырье | H2O/сырье (об./об.) | Расход Vсмеси, л/ч | CH2, % об. | CCO, % об. | CCH4, % об. | CCO2, % об. | |||
| 1 | Метан | 2 | 60 | 7000 | 73,0 | 13,0 | 1,0 | 14,0 | 60 |
| 2 | Этанол | 1,5 | 85 | 10000 | 72,0 | 13,7 | 0,6 | 13,7 | 63 |
| 3 | Продукты ферментации* | 7 | 130 | 15000 | 73,8 | 3,6 | 0,6 | 22 | 66 |
| - * - смесь этанола - 80% об.; пропанола - 5% об.; бутанола - 5% об. и пентанола - 10% об.; | |||||||||
| - конверсия субстратов исчерпывающая; | |||||||||
| - селективность по синтез-газу ≈90%. | |||||||||
| ** - Удельный расход сырьевой смеси на 1 дм3 мембраны | |||||||||
Claims (1)
- Устройство для получения электроэнергии, содержащее конвертер для каталитической конверсии углеродсодержащего сырья с водяным паром для получения синтез-газа и твердооксидный топливный элемент, непосредственно соединенный с конвертером, отличающееся тем, что используют мембранный каталитический конвертер, мембрана которого выполнена из пористого керамического каталитического модуля, содержащего 50 мас.% никеля и 50 мас.% кобальта.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012146204/07U RU124442U1 (ru) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | Устройство для получения электроэнергии |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012146204/07U RU124442U1 (ru) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | Устройство для получения электроэнергии |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU124442U1 true RU124442U1 (ru) | 2013-01-20 |
Family
ID=48807993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012146204/07U RU124442U1 (ru) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | Устройство для получения электроэнергии |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU124442U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2661930C2 (ru) * | 2014-02-19 | 2018-07-23 | ЭЦ-Энерджиз ГмбХ | Способ и система для получения диоксида углерода, очищенного водорода и электричества из сырьевого реформированного технологического газа |
-
2012
- 2012-10-30 RU RU2012146204/07U patent/RU124442U1/ru active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2661930C2 (ru) * | 2014-02-19 | 2018-07-23 | ЭЦ-Энерджиз ГмбХ | Способ и система для получения диоксида углерода, очищенного водорода и электричества из сырьевого реформированного технологического газа |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Foit et al. | Power‐to‐syngas: an enabling technology for the transition of the energy system? | |
| Kyriakou et al. | Methane steam reforming at low temperatures in a BaZr0. 7Ce0. 2Y0. 1O2. 9 proton conducting membrane reactor | |
| Deibert et al. | Ion-conducting ceramic membrane reactors for high-temperature applications | |
| US10662383B2 (en) | Direct synthesis of hydrocarbons from co-electrolysis solid oxide cell | |
| Voitic et al. | Hydrogen production | |
| Xie et al. | Electrochemical reduction of CO2 in a proton conducting solid oxide electrolyser | |
| Moon et al. | Electrocatalytic reforming of carbon dioxide by methane in SOFC system | |
| US20080072496A1 (en) | Method for Producing Fuel from Captured Carbon Dioxide | |
| Evans et al. | A nickel doped perovskite catalyst for reforming methane rich biogas with minimal carbon deposition | |
| Uhm et al. | Electrochemical conversion of carbon dioxide in a solid oxide electrolysis cell | |
| Park et al. | Hydrogen production from fossil and renewable sources using an oxygen transport membrane | |
| WO2013180081A1 (ja) | 電気化学反応器及び燃料ガスの製造方法 | |
| Gunduz et al. | A review of the current trends in high-temperature electrocatalytic ammonia production using solid electrolytes | |
| Fan et al. | A microchannel reactor-integrated ceramic fuel cell with dual-coupling effect for efficient power and syngas co-generation from methane | |
| Fu et al. | CO2 emission free co-generation of energy and ethylene in hydrocarbon SOFC reactors with a dehydrogenation anode | |
| CA3165456A1 (en) | Method and plant for producing hydrogen | |
| AU2018264668A1 (en) | A method for generating syngas for use in hydroformylation plants | |
| Qi et al. | Hydrogen production via catalytic propane partial oxidation over Ce1-xMxNiO3-λ (M= Al, Ti and Ca) towards solid oxide fuel cell (SOFC) applications | |
| RU124442U1 (ru) | Устройство для получения электроэнергии | |
| JP7213393B2 (ja) | 燃料製造装置 | |
| KR102168018B1 (ko) | 메탄화 기능이 추가된 연료개질기와 연계된 연료전지 시스템 | |
| Dong et al. | Ion-conducting ceramic membranes for renewable energy technologies | |
| KR101992635B1 (ko) | 이산화탄소가 포함된 바이오가스로부터 합성가스 생산을 위한 soec와 rwgs를 결합한 촉매 전극 반응기 | |
| JP2007270256A (ja) | 水素製造装置、水素製造方法および燃料電池発電装置 | |
| Liu et al. | A Solid Oxide Fuel Cell Stack Integrated with a Diesel Reformer for Distributed Power Generation |