RU2404290C2 - Способ производства водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, с дополнительным тепловым насосом и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ производства водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, с дополнительным тепловым насосом и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2404290C2
RU2404290C2 RU2007114209/05A RU2007114209A RU2404290C2 RU 2404290 C2 RU2404290 C2 RU 2404290C2 RU 2007114209/05 A RU2007114209/05 A RU 2007114209/05A RU 2007114209 A RU2007114209 A RU 2007114209A RU 2404290 C2 RU2404290 C2 RU 2404290C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
energy
water
oxygen
hydrogen
heat
Prior art date
Application number
RU2007114209/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007114209A (ru
Inventor
Александр Владимирович Синев (RU)
Александр Владимирович Синев
Олег Савельевич Кочетов (RU)
Олег Савельевич Кочетов
Владимир Андрианович Попович (RU)
Владимир Андрианович Попович
Алтай Михаил-оглы Михаил-заде (RU)
Алтай Михаил-оглы Михаил-заде
Галина Сергеевна Куплинова (RU)
Галина Сергеевна Куплинова
Ирина Юрьевна Зубова (RU)
Ирина Юрьевна Зубова
Original Assignee
Институт Машиноведения им. акад. Благонравова РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Машиноведения им. акад. Благонравова РАН filed Critical Институт Машиноведения им. акад. Благонравова РАН
Priority to RU2007114209/05A priority Critical patent/RU2404290C2/ru
Publication of RU2007114209A publication Critical patent/RU2007114209A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2404290C2 publication Critical patent/RU2404290C2/ru

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
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам и средствам получения водорода и кислорода с дополнительным тепловым насосом. Устройство содержит источник электроэнергии, водоем, электролизер, хранилища водорода и кислорода. Электролизер связан с тепловым насосом на основе обратного термодинамического цикла. Полученный в процессе электролиза водород направляют в хранилище водорода, а кислород - в хранилище кислорода. Тепло, как заключенное в водоеме, так и выделяющееся при электролизе, забирают тепловым насосом и посылают его в аккумулятор тепла для использования потребителем в качестве отопления или горячего водоснабжения или направляют для хранения в аккумуляторе тепла. В качестве энергоисточника используют атомную и термоядерную энергетику, альтернативные природные энергоисточники - гидроэнергетику, ветроэнергетику, солнечную энергетику, геотермальную энергетику, энергетику возобновляемых биоресурсов Земли. Технический результат: повышение эффективности получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, за счет применения дополнительного теплового насоса. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к способам и средствам получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, с дополнительным тепловым насосом.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, по патенту РФ №2095407, кл. С12М 1/107 от 15.02.1995 г.
Недостатком известного способа является сравнительно невысокая эффективность получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, из-за отсутствия дополнительного теплового насоса.
Технический результат - повышение эффективности получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, за счет применения дополнительного теплового насоса.
Это достигается тем, что в способе для получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, заключающемся в том, что подают энергию от энергоисточника, не использующего углеводороды, в электролизер, из энергоисточника, например ветроустановки, преобразующей энергию ветра в электрическую энергию, а воду в электролизер для осуществления процесса электролиза воды подают насосом из водоема, при этом полученный в результате электролиза воды водород направляют в накопитель водорода, а кислород - в накопитель кислорода, а тепловым насосом забирают тепло, выделяющееся в воде, и посылают его в аккумулятор тепла для использования потребителем в качестве отопления или горячего водоснабжения или направляют для хранения в аккумуляторе тепла.
На чертеже представлена схема устройства для реализации предложенного способа.
Устройство для получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, например ветроустановки, с дополнительным тепловым насосом предназначено для производства водорода и кислорода из воды с помощью электролиза. Устройство действует на базе энергоисточника, не использующего нефть, природный газ, уголь и другое невозобновляемое топливо. Такими энергоисточниками могут быть атомная и особенно в будущем термоядерная энергетика, альтернативные природные энергоисточники: гидроэнергетика в разнообразных формах, ветроэнергетика, солнечная энергетика, геотермальная энергетика, энергетика возобновляемых биоресурсов Земли.
Устройство для получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, содержит энергоисточник 1 без сжигания углеводородного ископаемого топлива, например ветроустановку, которая преобразует энергию ветра в электрическую энергию и подает ее в электролизер 2. Вода в электролизер 2 для осуществления процесса электролиза воды подается насосом 4 из водоема 3. Полученный в результате электролиза воды водород поступает в накопитель 5, а кислород - в накопитель 6. Тепловой насос 7 забирает тепло, выделяющееся в воде, и посылает его в аккумулятор тепла 8 для использования потребителем (отопление, горячее водоснабжение) или для хранения в аккумуляторе тепла 8. Электролизер 2 связан с тепловым насосом 7, отбирающим тепло воды, как заключенное в водоеме 3, так и выделяющееся при электролизе, причем полученное тепло направляется на потребление и хранение.
Известно, что недостатком процесса электролиза воды является низкий коэффициент полезного действия. Значительная часть электрической энергии при разделении молекулы воды выделяется в виде тепла. Но эту тепловую энергию нельзя считать потерянной. В условиях климата России тепловая энергия необходима для жизнедеятельности человека, Аккумулирование тепловой энергии, выделяющейся в процессе электролиза, позволяет произвести полную утилизацию электроэнергии, подводимой к электролизеру. Такая утилизация производится с помощью теплового насоса на основе обратного термодинамического цикла. Тепловой насос кроме тепловой энергии, выделяемой электролизером за счет КПД, меньшего единицы, забирает тепло из водоема, вода из которого подается в электролизер. Оценим суммарную энергию, производимую предлагаемым устройством.
Способ для получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, осуществляют следующим образом.
Из энергоисточника 1, например ветроустановки, преобразующей энергию ветра в электрическую энергию, подают энергию в электролизер 2, а воду в электролизер 2 для осуществления процесса электролиза воды подают насосом 4 из водоема 3. Полученный в результате электролиза воды водород направляют в накопитель водорода 5, а кислород - в накопитель кислорода 6. Тепловым насосом 7 забирают тепло, выделяющееся в воде, и посылают его в аккумулятор тепла 8 для использования потребителем (отопление, горячее водоснабжение) или для хранения в аккумуляторе тепла 8.
Пример реализации предложенного способа
Рассмотрим случай, когда
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
где Рэ - электрическая мощность, затрачиваемая на действие электролизера в ваттах;
Рт - тепловая мощность в ваттах; Рс - суммарная мощность в ваттах; Ртн -электрическая мощность, затраченная на работу теплового насоса; η - коэффициент полезного действия электролизера; Т2 - температура в ванне электролизера; Тв - температура водоема; Т1 - температура теплового хранилища или отапливаемого помещения; q - расход воды; с - теплоемкость воды.
Рассмотрим качественный пример: Рэ=1; η=0,7; Т1=333К; Т2=288К. Из формулы (4) получим
Рс=0,7+2,22=2,92. Ртн=0,156.
Таким образом использование дополнительного теплового насоса при производстве водорода из воды в три раза увеличит съем полезной энергии. Из 1,156 единиц электроэнергии 0,7 пойдет на производство водорода и кислорода и будет получено 2,22 тепловых единицы.
Устройство для реализации способа производства водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, с дополнительным тепловым насосом работает следующим образом.
Энергоисточник 1 питает электрическим током электролизер 2. Вода из водоема 3 насосом 4 подается в электролизер 2. Происходит электролиз воды. Водород поступает в накопитель 5, а кислород - в накопитель 6. Тепловой насос 7 забирает тепло, выделяющееся в воде, и посылает его в аккумулятор тепла 8 для использования потребителем (отопление, горячее водоснабжение) или для хранения в тепловой аккумулятор.

Claims (2)

1. Способ для получения водорода и кислорода из воды, заключающийся в том, что подают энергию от энергоисточника, не использующего углеводороды, в электролизер, отличающийся тем, что подают энергию в электролизер из энергоисточника, например ветроустановки, преобразующей энергию ветра в электрическую энергию, а воду в электролизер для осуществления процесса электролиза воды подают насосом из водоема, при этом полученный в результате электролиза воды водород направляют в накопитель водорода, а кислород - в накопитель кислорода, а тепловым насосом забирают тепло, выделяющееся в воде, и посылают его в аккумулятор тепла для использования потребителем в качестве отопления, или горячего водоснабжения или направляют для хранения в аккумуляторе тепла.
2. Устройство для получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, содержащее источник электроэнергии, водоем, электролизер, хранилища водорода и кислорода, отличающееся тем, что электролизер связан с тепловым насосом на основе обратного термодинамического цикла, отбирающим тепло воды, как заключенное в водоеме, так и выделяющееся при электролизе, причем полученное тепло направляется на потребление и хранение, а в качестве энергоисточника, не использующего углеводороды, используются энергоисточники, не использующие нефть, природный газ, уголь и невозобновляемое топливо, а использующие атомную и термоядерную энергетику, альтернативные природные энергоисточники - гидроэнергетику, ветроэнергетику, солнечную энергетику, геотермальную энергетику, энергетику возобновляемых биоресурсов Земли.
RU2007114209/05A 2007-04-16 2007-04-16 Способ производства водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, с дополнительным тепловым насосом и устройство для его осуществления RU2404290C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007114209/05A RU2404290C2 (ru) 2007-04-16 2007-04-16 Способ производства водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, с дополнительным тепловым насосом и устройство для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007114209/05A RU2404290C2 (ru) 2007-04-16 2007-04-16 Способ производства водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, с дополнительным тепловым насосом и устройство для его осуществления

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007114209A RU2007114209A (ru) 2008-10-27
RU2404290C2 true RU2404290C2 (ru) 2010-11-20

Family

ID=44058570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007114209/05A RU2404290C2 (ru) 2007-04-16 2007-04-16 Способ производства водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, с дополнительным тепловым насосом и устройство для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2404290C2 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532561C2 (ru) * 2012-09-20 2014-11-10 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Российской Академии Наук Способ и устройство получения водорода
RU2597235C2 (ru) * 2012-03-16 2016-09-10 Воббен Пропертиз Гмбх Способ управления устройством для ввода электрического тока в сеть электроснабжения
RU2597233C2 (ru) * 2012-03-02 2016-09-10 Воббен Пропертиз Гмбх Способ функционирования комбинированной энергетической установки и комбинированная энергетическая установка
US11245265B2 (en) 2016-12-30 2022-02-08 Wobben Properties Gmbh Method for operating a wind farm

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская Энциклопедия, т.25, 1976, с.448. САПОЖНИКОВ С.З. Техническая термодинамика и теплопередача. - СПб.: СПбГТУ, 1999, 104-107. Справочник: водород, свойства, получение, хранение, транспортирование, применение. - М.: Химия, 1989, с.310, 423. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2597233C2 (ru) * 2012-03-02 2016-09-10 Воббен Пропертиз Гмбх Способ функционирования комбинированной энергетической установки и комбинированная энергетическая установка
RU2597235C2 (ru) * 2012-03-16 2016-09-10 Воббен Пропертиз Гмбх Способ управления устройством для ввода электрического тока в сеть электроснабжения
US9742191B2 (en) 2012-03-16 2017-08-22 Wobben Properties Gmbh Method for controlling an arrangement for supplying electric current to a power supply system
RU2532561C2 (ru) * 2012-09-20 2014-11-10 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Российской Академии Наук Способ и устройство получения водорода
US11245265B2 (en) 2016-12-30 2022-02-08 Wobben Properties Gmbh Method for operating a wind farm

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007114209A (ru) 2008-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nafchi et al. Performance assessment of a solar hydrogen and electricity production plant using high temperature PEM electrolyzer and energy storage
RU2012111665A (ru) Системы и способы обеспечения устойчивого экономического развития путем интегрированной выработки возобновляемой энергии полного спектра
CA2835615C (en) Blue power generation system
US20160076509A1 (en) Potential energy-based power generation system
RU2404290C2 (ru) Способ производства водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, с дополнительным тепловым насосом и устройство для его осуществления
JP2015176675A (ja) 分散型電源システムおよびその運転方法
CN102851682A (zh) 风电高温电解制氢系统和方法
JP2015206060A (ja) 水素ガス発生システム
Baniasadi et al. Exergy-economic analysis of a solar-geothermal combined cooling, heating, power and water generation system for a zero-energy building
CN104659896A (zh) 一种太阳能与氢能互补发电的供电系统
JP2018184631A (ja) 水素製造方法および水素製造供給装置
Morales et al. Hydrogen from renewable energy in Cuba
CN204665998U (zh) 一种储热装置
US10370595B2 (en) System for and method of using on-site excess heat to convert CO2 emissions into hydrocarbons income at coal-fired power plants
CN202926534U (zh) 一种地热能与太阳能组合发电及海水淡化系统
RU2019144590A (ru) Способ производства водорода и устройство для получения водорода
KR20070093378A (ko) 재생 에너지를 이용한 연료전지 생산 시스템
CN104935011A (zh) 一种风光发电联动系统
CN205683989U (zh) 一种节能聚合釜升温供水系统
RU2009130090A (ru) Способ производства водорода и устройство для получения водорода
CN107769728A (zh) 在太阳能发电时具有稳压功能的系统
RU45377U1 (ru) Геотермальный энергокомплекс для производства и аккумулирования водорода
CN202721472U (zh) 具有稳压功能的太阳能发电系统
Jyothy et al. Simulation studies on WTG-FC-battery hybrid energy system
CN107084104A (zh) 一种太阳能发电系统

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120417