RU2721105C1 - Hydrogen generator - Google Patents

Hydrogen generator Download PDF

Info

Publication number
RU2721105C1
RU2721105C1 RU2019135195A RU2019135195A RU2721105C1 RU 2721105 C1 RU2721105 C1 RU 2721105C1 RU 2019135195 A RU2019135195 A RU 2019135195A RU 2019135195 A RU2019135195 A RU 2019135195A RU 2721105 C1 RU2721105 C1 RU 2721105C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
water
reactor
receiver
heat exchanger
Prior art date
Application number
RU2019135195A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Федотович Боев
Александр Александрович Звонов
Александр Анатольевич Храмичев
Original Assignee
Акционерное общество "Радиотехнические и Информационные Системы воздушно-космической обороны" (АО "РТИС ВКО")
Сергей Федотович Боев
Александр Александрович Звонов
Александр Анатольевич Храмичев
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 Акционерное общество "Радиотехнические и Информационные Системы воздушно-космической обороны" (АО "РТИС ВКО"), Сергей Федотович Боев, Александр Александрович Звонов, Александр Анатольевич Храмичев filed Critical Акционерное общество "Радиотехнические и Информационные Системы воздушно-космической обороны" (АО "РТИС ВКО")
Priority to RU2019135195A priority Critical patent/RU2721105C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2721105C1 publication Critical patent/RU2721105C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/08Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents with metals
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

FIELD: ecology; power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to power engineering and ecology, where water is used as environmentally safe fuel for heat and electricity production. Hydrogen generator (1) comprises control unit (20) with hydrogen production control valves, as well as water pump (2), reactor (3) and receiver (4) of water and hydrogen connected in series by pipelines. Hydrogen output of receiver (4) through valve (15) of hydrogen outlet is connected to coupling (19) of connection of hydrogen consumer and through dosing unit (8) to feed inlet of gas burner (7) of device of heating of plate heat exchanger. Reactor (3) is made in form of plate-type heat exchanger installed in gas chamber (6) of hydrogen combustion. Plates (5) of heat exchanger are made from alloy of aluminum and additive destroying oxidised film of aluminum at interaction with water. Reactor (3) is installed in cavity of combustion chamber above gas burner (7), and hydrogen proportioner is made in form of electromagnetic valve, control input of which is connected to corresponding output of control unit 20.
EFFECT: technical result consists in increase in the generator operation time, as well as in increase in the production volume of hydrogen fuel synthesized from water.
3 cl, 1 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к областям энергетики и экологии, использующим воду в качестве экологически безвредного топлива для производства тепла и электричества.The invention relates to the fields of energy and ecology, using water as an environmentally friendly fuel for the production of heat and electricity.

Уровень техникиState of the art

Известны генераторы водорода /Варшавский И.Л. Энергоаккумулирующие вещества, из-во “Наукова думка”, 1980; SU 78259, 1948; SU 1802863, 1993; SU 535364, 1976; RU 2253606, 2005/, основанные на использовании экзотермической реакции (1)Famous hydrogen generators / Varshavsky I.L. Energy storage substances, because of the “Science Dumka”, 1980; SU 78259, 1948; SU 1802863, 1993; SU 535364, 1976; RU 2253606, 2005 /, based on the use of an exothermic reaction (1)

Al+2H2O=AlOOH+1,5H2+415,24 кДж/моль (99,17 ккал/моль) … (1)Al + 2H2O = AlOOH + 1.5H2 + 415.24 kJ / mol (99.17 kcal / mol) ... (1)

алюминия с водой в присутствии катализатора, разрушающего оксидную пленку алюминия и обеспечивающего выделение тепла и водорода.aluminum with water in the presence of a catalyst that destroys the oxide film of aluminum and provides heat and hydrogen.

Наиболее близким по назначению и технической сущности и назначению к заявляемому изобретению относится генератор водорода /RU 2253606, 2005/, содержащий последовательно соединенные трубопроводами водяной насос, реактор и ресивер воды и водорода. Реактор выполнен в виде пластинчатого теплообменника. Пластины теплообменника выполнены из сплава алюминия и добавки, разрушающей окисную пленку алюминия при взаимодействии с водой.The closest in purpose and technical nature and purpose of the claimed invention relates to a hydrogen generator / RU 2253606, 2005 /, containing a water pump, a reactor and a receiver of water and hydrogen connected in series with pipelines. The reactor is made in the form of a plate heat exchanger. The heat exchanger plates are made of an alloy of aluminum and an additive that destroys the aluminum oxide film when interacting with water.

Такая конструкция генератора водорода обеспечивает непрерывный процесс генерации водорода за счет циркуляции воды через реактор, а количество генерируемого водорода – за счет скорости её циркуляции. Such a design of a hydrogen generator provides a continuous process for the generation of hydrogen due to the circulation of water through the reactor, and the amount of hydrogen generated - due to the speed of its circulation.

Проблемой известного генератора водорода /RU 2253606/ является недостаточное время его работы, связанное с перегревом катализатора за счет собственного тепла экзотермической реакции (1), истощением во времени химических свойств катализатора без его периодической регенерации или замены и прекращением производства водорода.The problem of the known hydrogen generator / RU 2253606 / is the insufficient time of its operation, associated with overheating of the catalyst due to the intrinsic heat of the exothermic reaction (1), depletion of the chemical properties of the catalyst in time without its periodic regeneration or replacement, and termination of hydrogen production.

Задачей изобретения является решение проблемы увеличения времени работы генератора /RU 2253606/, а техническим результатом, достигаемым за счет увеличения времени его работы, – повышение объема производства водорода.The objective of the invention is to solve the problem of increasing the operating time of the generator / RU 2253606 /, and the technical result achieved by increasing the time of its operation is to increase the volume of hydrogen production.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата обеспечивается тем, что генератор водорода содержит последовательно соединенные трубопроводами водяной насос, реактор и ресивер воды и водорода. При этом реактор выполнен в виде пластинчатого теплообменника, пластины которого выполнены из сплава алюминия сплав алюминия и добавки, разрушающей окисную пленку алюминия при взаимодействии с водой.The solution of this problem and the achievement of the claimed technical result is ensured by the fact that the hydrogen generator contains a water pump, a reactor and a receiver of water and hydrogen connected in series by pipelines. The reactor is made in the form of a plate heat exchanger, the plates of which are made of an aluminum alloy, an aluminum alloy and an additive that destroys the aluminum oxide film when interacting with water.

Согласно изобретению, основными отличиями генератора водорода относительно /RU 2253606/ являются:According to the invention, the main differences of the hydrogen generator relative to / RU 2253606 / are:

- Дополнительное введение устройства подогрева пластинчатого теплообменника.- Additional introduction of the plate heat exchanger heating device.

- Выполнение устройства подогрева в виде газовой камеры сжигания водорода.- The implementation of the heating device in the form of a gas chamber for burning hydrogen.

- Установка реактора в полости камеры сжигания над газовой горелкой.- Installation of the reactor in the cavity of the combustion chamber above the gas burner.

- Соединение газовой горелки с водородным выходом ресивера через дозатор водорода.- Connection of the gas burner to the hydrogen output of the receiver through a hydrogen dispenser.

- Введение цифрового блока управления с соответствующей запорной арматурой для производства водорода.- Introduction of a digital control unit with appropriate valves for the production of hydrogen.

Введение устройства подогрева пластинчатого теплообменника, установка в нем реактора над газовой горелкой камеры сжигания, соединение газовой горелки с водородным выходом ресивера и введение цифрового блока управления с соответствующей запорной арматурой для производства водорода позволяют перед окончанием экзотермической реакции (1) перевести генератор на использование части накопленного в ресивере водорода для дополнительного подогрева паров воды в реакторе и перевести его в режим эндотермической реакции преобразования молекул воды в газ Брауна, содержащего горючую смесь молекул кислорода и водорода с последующим выделением в ресивере из газа Брауна чистого водорода.The introduction of a plate heat exchanger heating device, the installation of a reactor in it above the gas burner of the combustion chamber, the connection of the gas burner with the hydrogen outlet of the receiver, and the introduction of a digital control unit with appropriate shutoff valves for hydrogen production allow the generator to be transferred to use part of the accumulated a hydrogen receiver for additional heating of water vapor in the reactor and put it into an endothermic reaction of converting water molecules into Brown gas containing a combustible mixture of oxygen and hydrogen molecules, followed by the release of pure hydrogen in the receiver from Brown gas.

Сущность изобретения поясняется функциональной схемой генератора водорода, представленной на фигуре.The invention is illustrated by the functional diagram of the hydrogen generator shown in the figure.

На фигуре позициями обозначены:In the figure, the positions indicated:

1 - генератор водорода;1 - hydrogen generator;

2 - водяной насос;2 - water pump;

3 - реактор (преобразователь воды в горючее топливо);3 - reactor (converter of water to combustible fuel);

4 – ресивер (накопитель воды и водорода – водяной затвор);4 - receiver (water and hydrogen storage - water lock);

5 - пластины реактора, химически активные к воде;5 - reactor plates reactive to water;

6 - устройство подогрева пластинчатого теплообменника (газовая камера сжигания водорода);6 - device for heating a plate heat exchanger (gas chamber for burning hydrogen);

7 - газовая горелка;7 - gas burner;

8 – дозатор водорода;8 - hydrogen dispenser;

9 – управляемая колосниковая решетка;9 - controlled grate;

10 – запальная свеча (розжига топливной смеси «водород-воздух»);10 - spark plug (ignition of the hydrogen-air fuel mixture);

11 - – дозатор воды;11 - - water dispenser;

12 – грязевой фильтр (грязевик);12 - mud filter (sump);

13 – обратный клапан;13 - check valve;

14 – клапан сброса шлама;14 - sludge discharge valve;

15 – клапан вывода водорода;15 - valve output hydrogen;

16 – клапан подачи воды в ресивер 4;16 - valve for supplying water to the receiver 4;

17 – муфта подключения внешнего источника воды;17 - coupling to connect an external water source;

18 - муфта подключения канализационной трубы;18 - coupling connecting the sewer pipe;

19 - муфта подключения потребителя водорода;19 - a coupling for connecting a hydrogen consumer;

20 – блок управления генерацией водорода;20 - control unit for the generation of hydrogen;

21- датчик пламени горелки 7;21 - flame sensor of the burner 7;

22 - датчик уровня воды в ресивере 4;22 - water level sensor in the receiver 4;

Раскрытие сущности изобретения.Disclosure of the invention.

Согласно представленной функциональной схеме генератор 1 водорода содержит последовательно соединенные трубопроводами водяной насос 2, реактор 3, ресивер 4 (накопитель воды и водорода), а также устройство 6 подогрева реактора 3. Реактор 3 выполнен в виде пластинчатого теплообменника. Пластины 5 теплообменника 3 выполнены из сплава алюминия и добавки, разрушающей окисную пленку алюминия при взаимодействии с водой. Добавка, разрушающая окисную пленку алюминия при взаимодействии с водой, выполнена из обезвоженного гидроксида щелочного металла или из сплава галлия, индия и олова. Водородный выход ректора 3 соединен с газовым входом ресивера 4. Ресивер 4 выполнен в виде накопителя водорода и воды и содержит герметичную емкость с водой, выполняющей функцию водяного затвора для кислорода. В полости ресивера 4 установлен датчик 22 уровня воды, соединенный по сигнальному выходу с соответствующим входом блока 20 управления генерацией водорода. Водяной вход ресивера 4 соединен трубопроводом через вентиль 16 с муфтой 17 подключения внешнего источника воды. Водородный выход ресивера 4 через клапан 15 вывода водорода соединен с муфтой 19 подключения потребителя водорода и через дозатор 8 водорода - с питающим входом газовой горелки 7 устройства 6 подогрева пластинчатого теплообменника. Выход ресивера 4 по циркулирующей очищенной воде соединен с входом водяного насоса 2 через управляемый дозатор 11 воды и грязевой фильтр 12. Второй выход фильтра 12 через обратный клапан 13 и клапан 14 сброса шлама соединен с муфтой 18 подключения канализационной трубы (на фигуре не показана). Устройство 6 подогрева пластинчатого теплообменника выполнено в виде газовой камеры сжигания водорода. В нижней части камеры над управляемой колосниковой решеткой 9 забора воздуха установлена газовая горелка 7 сжигания водорода. Для исключения оплавления форсунок горелки 7 высокотемпературным водородным факелом, последняя выполнена из вольфрама или тугоплавкого керамического материала типа Вайфанг с соплами из кремниевого карбида и керамической оксидацией их внутренней поверхности. В верхней части камеры 6 над горелкой 7 установлен реактор 3 - преобразователь воды в горючее газовое топливо. Внутри камеры 6 с противоположных боковых сторон установлены датчик 21 пламени горелки 7 и свеча 10 розжига топливной смеси «воздух+водород». Датчик 21 пламени выполнен типа Airtronic с возможностью контроля температуры, пламени и перегрева в газовой камере 8 сжигания топлива. Сигнальный выход датчика 21 пламени соединен с соответствующим сигнальным входом блока 6 управления. Свеча 10 розжига выполнена типа Vfster Gas Seul (арт. 2020337) с автоматикой "630 EUROSiT" безопасности розжига. Управляющие входы свечи 10, насоса 2, колосниковой решетки 9, дозаторов 8 и 11, клапанов 14, 15, 16 соединены с соответствующими управляющими выходами блока 20 управления. Дозаторы 8 и 11, а также клапаны 14, 15, 16 запорной арматуры выполнены в виде управляемых электромагнитных вентилей.According to the presented functional diagram, the hydrogen generator 1 contains a water pump 2, a reactor 3, a receiver 4 (a water and hydrogen storage tank), and a device 6 for heating the reactor 3 connected in series with the pipelines. The reactor 3 is made in the form of a plate heat exchanger. The plate 5 of the heat exchanger 3 is made of an aluminum alloy and an additive that destroys the aluminum oxide film when interacting with water. The additive that destroys the aluminum oxide film when interacting with water is made of anhydrous alkali metal hydroxide or an alloy of gallium, indium and tin. The hydrogen outlet of the reactor 3 is connected to the gas inlet of the receiver 4. The receiver 4 is made in the form of a storage of hydrogen and water and contains a sealed container with water, which acts as a water shutter for oxygen. In the cavity of the receiver 4, a water level sensor 22 is mounted, connected by a signal output to the corresponding input of the hydrogen generation control unit 20. The water inlet of the receiver 4 is connected by a pipe through a valve 16 with a coupling 17 for connecting an external water source. The hydrogen outlet of the receiver 4 through the hydrogen outlet valve 15 is connected to a hydrogen consumer coupling 19 and through a hydrogen dispenser 8 to a supply inlet of a gas burner 7 of a plate heat exchanger heating device 6. The outlet of the receiver 4 through the circulating purified water is connected to the inlet of the water pump 2 through a controlled water dispenser 11 and a mud filter 12. The second outlet of the filter 12 through the check valve 13 and the sludge discharge valve 14 is connected to the sewer pipe coupling 18 (not shown in the figure). The device 6 for heating the plate heat exchanger is made in the form of a gas chamber for burning hydrogen. In the lower part of the chamber above the controlled grate 9 air intake is installed a gas burner 7 for burning hydrogen. To prevent melting of the burner nozzles 7 with a high-temperature hydrogen torch, the latter is made of tungsten or refractory ceramic material of the Weifang type with silicon carbide nozzles and ceramic oxidation of their inner surface. In the upper part of the chamber 6 above the burner 7 is installed a reactor 3 - a converter of water to combustible gas fuel. Inside the chamber 6 from 21 opposite sides there is a sensor 21 of the flame of the burner 7 and a spark plug 10 for igniting the fuel mixture “air + hydrogen”. The flame sensor 21 is made of type Airtronic with the ability to control temperature, flame and overheating in the gas chamber 8 for burning fuel. The signal output of the flame sensor 21 is connected to the corresponding signal input of the control unit 6. Candle 10 ignition type Vfster Gas Seul (art. 2020337) with automatic "630 EUROSiT" safety ignition. The control inputs of the candles 10, pump 2, grate 9, dispensers 8 and 11, valves 14, 15, 16 are connected to the corresponding control outputs of the control unit 20. Dispensers 8 and 11, as well as valves 14, 15, 16 of shutoff valves, are made in the form of controlled electromagnetic valves.

Работа генератора 1 водорода, при использовании катализатора с комнатной температурой начала экзотермической реакции (1), состоит в следующем.The operation of the hydrogen generator 1, when using a catalyst with room temperature, the beginning of the exothermic reaction (1), is as follows.

В исходном состоянии все клапаны генератора 1 водорода закрыты, в блок 20 введена программа управления производством водорода.In the initial state, all the valves of the hydrogen generator 1 are closed; a program for controlling the production of hydrogen is introduced into block 20.

Для производства водорода на блоке 20 управления нажимают кнопку «Пуск» (на фигуре не показано). По этой команде блок 20 управления в соответствии с заданной программой управления открывает вентиль 16 подачи воды с начальной температурой to, достаточной для инициирования экзотермической реакции (1) в реакторе 3. Через открытый клапан 16 вода через муфту 17 поступает в полость ресивера 4, образуя водяной затвор для газов, отличных от водорода. При достижении водой высоты расположения датчика 22 уровня, расположенного выше уровня патрубка ввода водорода в ресивер 4, датчик 22 срабатывает и выдает сигнал на блок 20 управления для закрытия клапана 16 подачи воды в ресивер 4. После закрытия клапана 16 блок 20 управления открывает клапан 11 дозирования воды и включает насос 2. Под действием втягивающей силы насоса 2 вода из ресивера 4 проходит открытый клапан 11, фильтр 12 и поступает на вход насоса 2. Далее вода под давлением насоса 3 поступает в реактор 3. В реакторе 3 вода проходит между химически активными к воде пластинами 5. В результате химического взаимодействия воды с материалом пластин 5 возникает экзотермическая реакция (1) с выделением тепла и водорода. Водород с выхода реактора 3 свободно проходит водяной затвор и накапливается в верхней части ресивера 4. Одновременно под действием тепла, выделяющегося при экзотермической реакции (1), непрореагировавшая часть воды в реакторе 3 превращается в пар, ионизируется и распадается на ионы водорода и кислорода, образуя газ Брауна (смесь газов водорода и кислорода). Газ Брауна, как и синтезированный реакцией (2) водород, поступает в водяной затвор ресивера 4. Водород газа Брауна свободно проходит водяной затвор, а кислород поглощается водой водяного затвора. При дальнейшем повышении температуры в реакторе 3 происходит истощение катализационного материала пластин 5 реактора 3. Температура экзотермической реакции (1) снижается и выход водорода и газа Брауна из реактора 3 в ресивер 4 (накопитель водорода) уменьшается. Через заданное в памяти блока 20 управления время, соответствующее заранее известному времени процентного снижения химических активных свойств пластин 5 и удельному выходу водорода, полученных при опытных испытаниях реактора 3, блок 20 управления открывает дозатор 8 для дозированной подачи водорода в горелку 7 газовой камеры 6 сжигания водорода. Одновременно блок 20 управления включает свечу 10 поджига в камере 6 сжигания водородного топлива.To produce hydrogen on the control unit 20, press the "Start" button (not shown in the figure). According to this command, the control unit 20, in accordance with the specified control program, opens the water supply valve 16 with an initial temperature t o sufficient to initiate an exothermic reaction (1) in the reactor 3. Through an open valve 16, water flows through the sleeve 17 into the cavity of the receiver 4, forming water seal for gases other than hydrogen. When the water reaches the height of the sensor 22, located above the level of the hydrogen inlet pipe 4, the sensor 22 is activated and sends a signal to the control unit 20 to close the valve 16 for supplying water to the receiver 4. After closing the valve 16, the control unit 20 opens the dispensing valve 11 water and turns on pump 2. Under the action of the retracting force of pump 2, water from receiver 4 passes through open valve 11, filter 12 and enters pump inlet 2. Next, water under pressure from pump 3 enters reactor 3. In reactor 3, water passes between chemically active water plates 5. As a result of the chemical interaction of water with the material of the plates 5, an exothermic reaction (1) occurs with the release of heat and hydrogen. Hydrogen from the outlet of the reactor 3 freely passes through the water gate and accumulates in the upper part of the receiver 4. At the same time, under the influence of heat generated during the exothermic reaction (1), the unreacted part of the water in the reactor 3 turns into steam, ionizes, and decomposes into hydrogen and oxygen ions, forming Brown gas (a mixture of hydrogen and oxygen gases). Brown gas, as well as hydrogen synthesized by reaction (2), enters the water gate of receiver 4. The hydrogen gas of Brown gas freely passes through the water gate, and oxygen is absorbed by the water of the water gate. With a further increase in temperature in the reactor 3, the catalytic material of the plates 5 of the reactor 3 depletes. The temperature of the exothermic reaction (1) decreases and the yield of hydrogen and Brown gas from the reactor 3 to the receiver 4 (hydrogen storage) decreases. After a time specified in the memory of the control unit 20, corresponding to a predetermined time of the percentage reduction in the chemical active properties of the plates 5 and the specific hydrogen output obtained during experimental tests of the reactor 3, the control unit 20 opens the dispenser 8 for dosed supply of hydrogen into the burner 7 of the gas chamber 6 for hydrogen combustion . At the same time, the control unit 20 includes a spark plug 10 in the chamber 6 for burning hydrogen fuel.

При этом в камере 6 инициируется экзотермическая экологически чистая реакция горения водорода с выделением тепла и паров воды, безвредных для окружающей средыIn this case, in chamber 6, an exothermic environmentally friendly hydrogen combustion reaction is initiated with the release of heat and water vapor, which are harmless to the environment

2Н2 + О2 → 2Н2О + 137 ккал/моль. (2)2Н2 + О2 → 2Н2О + 137 kcal / mol. (2)

Под действием тепла, выделенного в процессе экзотермической реакции (2) горения водорода, происходит поддержание тепловой ионизация молекул воды в реакторе 3 и генерация газа Брауна, с дальнейшим выделением из него водорода в ресивере 4.Under the influence of heat released during the exothermic reaction (2) of hydrogen combustion, the thermal ionization of water molecules in reactor 3 is maintained and Brown gas is generated, with further hydrogen evolution from it in receiver 4.

Далее производство водорода из воды происходит преимущественно за счет тепловой диссоциации воды в реакторе 3 под действием тепла горящего водорода и пониженной температуре экзотермической реакции (1). Температура горящего водорода в камере 6 контролируется датчиком 21 пламени по яркости и температуре факела и передается в блок 20 управления. Блок 20 управления с помощью дозатора 11 и колосниковой решетки 7 управляет качеством смеси «водород + кислород воздуха» поддерживая стабильную температуру горения водородной смеси и стабильный выход водорода за счет обратной связи через датчик 21 пламени. При накоплении в ресивере 4 водорода достаточного давления блок 20 управления открывает клапан 15 и выдает водород потребителю, например, бойлеру, подключённому к муфте 19 генератора 1 водорода.Further, the production of hydrogen from water occurs mainly due to the thermal dissociation of water in the reactor 3 under the action of the heat of burning hydrogen and a reduced temperature of the exothermic reaction (1). The temperature of the burning hydrogen in the chamber 6 is controlled by the flame sensor 21 in terms of brightness and flame temperature and is transmitted to the control unit 20. The control unit 20 using the dispenser 11 and the grate 7 controls the quality of the mixture "hydrogen + oxygen”, maintaining a stable combustion temperature of the hydrogen mixture and a stable hydrogen output due to feedback through the flame sensor 21. When sufficient pressure is accumulated in the receiver 4, the control unit 20 opens the valve 15 and gives out hydrogen to the consumer, for example, a boiler connected to the coupling 19 of the hydrogen generator 1.

Для остановки генератора 1 водорода на профилактическое обслуживания производится безопасная перезагрузка и приведение генератора 1 в исходное состояние. Для этого блоком 20 управления закрывается дозатор 8 и прекращается подачи водорода в газовую горелку 7. Водород из ресивера 4 скачивается через открытый клапан 15 в отдельную диэлектрическую емкость, подключаемую к муфте 19. Далее закрывается клапан 15 вывода водорода. Открывается клапан 14 сброса воды и шлама в канализационную трубу, подключенную к муфте 18. Далее включается напорный насос 2 и остатки воды из реактора 3 и ресивера 4, а также шлам из фильтра 12 выдавливается в канализационную трубу, подключенную к муфте 18 генератора 1 водорода. После слива воды и шлама производят замену реактора 3 или регенерацию (восстановление химических его пластин) путем продувки реактора 3 соответствующим для регенерации газом.To stop the hydrogen generator 1 for preventive maintenance, a safe reboot is performed and the generator 1 is reset. For this, the control unit 20 closes the dispenser 8 and stops the supply of hydrogen to the gas burner 7. The hydrogen from the receiver 4 is downloaded through an open valve 15 into a separate dielectric container connected to the coupling 19. Next, the hydrogen outlet valve 15 is closed. The valve 14 for discharging water and sludge to the sewer pipe connected to the coupling 18 is opened. Next, the pressure pump 2 and the remaining water from the reactor 3 and receiver 4 are turned on, and also the sludge from the filter 12 is squeezed out into the sewer pipe connected to the coupling 18 of the hydrogen generator 1. After draining the water and sludge, the reactor 3 is replaced or regenerated (restoration of its chemical plates) by purging the reactor 3 with a gas suitable for regeneration.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Изобретение разработано на уровне технического проекта и физического моделирования процесса получения водорода из воды. Физическое моделирование показало возможность существенно увеличить время работы генератора водорода по сравнению с генератором /RU 2253606/, увеличить объём производства, синтезированного из воды водородного топлива. Синтезированное из воды водородное топливо может использоваться в качестве экологически безвредного топлива для производства тепла и электричества в условиях дефицита углеводородного топлива. Например, в районах Крайнего Севера и сельской местности, удаленных от нефтегазовых магистралей.The invention was developed at the level of technical design and physical modeling of the process of producing hydrogen from water. Physical modeling showed the possibility to significantly increase the operating time of the hydrogen generator compared to the generator / RU 2253606 /, to increase the volume of production of hydrogen fuel synthesized from water. Hydrogen fuel synthesized from water can be used as an environmentally friendly fuel for the production of heat and electricity in conditions of a shortage of hydrocarbon fuel. For example, in areas of the Far North and rural areas remote from oil and gas pipelines.

Claims (1)

1.1. Генератор водорода, содержащий последовательно соединенные трубопроводами водяной насос, реактор и ресивер воды и водорода, причем реактор выполнен в виде пластинчатого теплообменника, пластины которого выполнены из сплава алюминия и добавки, разрушающей окисную пленку алюминия при взаимодействии с водой, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цифровой блок управления и устройство подогрева пластинчатого теплообменника, включающее газовую камеру сжигания водорода, газовая горелка которого через дозатор водорода соединена с водородным выходом ресивера, причем реактор установлен в полости камеры сжигания над газовой горелкой, а дозатор водорода выполнен в виде электромагнитного клапана, управляющий вход которого соединен с соответствующим выходом блока управления.A hydrogen generator containing a water pump, a reactor and a water and hydrogen receiver connected in series by pipelines, the reactor being made in the form of a plate heat exchanger, the plates of which are made of an aluminum alloy and an additive that destroys the aluminum oxide film when interacting with water, characterized in that it further comprises a digital control unit and a plate heat exchanger heating device, including a gas chamber for burning hydrogen, a gas burner through a hydrogen meter connected to the hydrogen output of the receiver, the reactor installed in the cavity of the combustion chamber above the gas burner, and the hydrogen meter is made in the form of an electromagnetic valve, the control input of which connected to the corresponding output of the control unit. 2.2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что добавка, разрушающая окисную пленку алюминия при взаимодействии с водой, выполнена из обезвоженного гидроксида щелочного металла или сплава галлия, индия и олова.The generator according to claim 1, characterized in that the additive that destroys the aluminum oxide film when interacting with water is made of anhydrous alkali metal hydroxide or an alloy of gallium, indium and tin. 3.3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что газовая горелка выполнена из вольфрама или тугоплавкого керамического материала типа Вайфанг с соплами из кремниевого карбида и керамической оксидацией их внутренней поверхности.The generator according to claim 1, characterized in that the gas burner is made of tungsten or a refractory ceramic material of Weifang type with silicon carbide nozzles and ceramic oxidation of their inner surface.
RU2019135195A 2019-11-01 2019-11-01 Hydrogen generator RU2721105C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135195A RU2721105C1 (en) 2019-11-01 2019-11-01 Hydrogen generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135195A RU2721105C1 (en) 2019-11-01 2019-11-01 Hydrogen generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2721105C1 true RU2721105C1 (en) 2020-05-15

Family

ID=70735256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019135195A RU2721105C1 (en) 2019-11-01 2019-11-01 Hydrogen generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2721105C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803495C1 (en) * 2022-12-28 2023-09-14 Денис Александрович Храмичев Plant for the production of hydrogen and aluminum trihydrate
WO2024085779A1 (en) * 2022-10-17 2024-04-25 Timuca Sebastian Vlad Burner for producing thermal energy

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3982910A (en) * 1974-07-10 1976-09-28 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Hydrogen-rich gas generator
US4543246A (en) * 1984-10-04 1985-09-24 Houser Clifford F Hydrogen generator
RU2253606C1 (en) * 2004-02-16 2005-06-10 Терещук Валерий Сергеевич Aluminum-based alloy for generation of hydrogen, method of production of such alloy and hydrogen gas generator
RU2301480C2 (en) * 2004-02-24 2007-06-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" Power installation built around electrochemical generators
CN102094707B (en) * 2010-12-09 2012-09-05 沈阳威德新能源有限公司 Hydrogen energy vortex engine
RU2544652C2 (en) * 2013-07-30 2015-03-20 Степан Георгиевич Тигунцев Hydrogen generation method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3982910A (en) * 1974-07-10 1976-09-28 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Hydrogen-rich gas generator
US4543246A (en) * 1984-10-04 1985-09-24 Houser Clifford F Hydrogen generator
RU2253606C1 (en) * 2004-02-16 2005-06-10 Терещук Валерий Сергеевич Aluminum-based alloy for generation of hydrogen, method of production of such alloy and hydrogen gas generator
RU2301480C2 (en) * 2004-02-24 2007-06-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" Power installation built around electrochemical generators
CN102094707B (en) * 2010-12-09 2012-09-05 沈阳威德新能源有限公司 Hydrogen energy vortex engine
RU2544652C2 (en) * 2013-07-30 2015-03-20 Степан Георгиевич Тигунцев Hydrogen generation method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024085779A1 (en) * 2022-10-17 2024-04-25 Timuca Sebastian Vlad Burner for producing thermal energy
RU2803495C1 (en) * 2022-12-28 2023-09-14 Денис Александрович Храмичев Plant for the production of hydrogen and aluminum trihydrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3639111A (en) Method and apparatus for preventing formation of atmospheric pollutants in the combustion of organic material
KR101424992B1 (en) Burner Device
RU2721105C1 (en) Hydrogen generator
CN106195982B (en) Heating unit and steam generator including the heating unit
CN113685159B (en) Supercritical hydrothermal combustion type multi-element thermal fluid generating device and method with safety guarantee
RU196520U1 (en) Hydrogen generator for hot water boiler
CN101104878A (en) Device for mixing saturated steam and superheated steam used for vacuum refining furnace
JP5905933B2 (en) Waste heat recovery device and waste heat recovery method
AU2017276394B2 (en) Integrated system for biological particle gasification combustion and steam generation
RU194450U1 (en) Boiler
CN106545859A (en) A kind of combustion chamber of liquid fuel and the dual-purpose normal pressure drinking water boiler of biogas
NO121186B (en)
KR20120134510A (en) Zero discharge wastewater treatment method and system
RU2723656C1 (en) Hot-water boiler
CN202221089U (en) Small-sized medical waste incinerator with horizontal spray gun
CN211198914U (en) High COD waste water high-temperature treatment device
CN111620305B (en) Device and method for greatly improving byproduct steam of synthesis of hydrogen chloride
CN212356523U (en) Boiler flue gas modifier
CN108397903A (en) A kind of energy-saving, environmental protection boiler applied to hotel
CN107188119A (en) Utilize catalyst and the hydrogen producing apparatus of used heat
KR100377912B1 (en) Flowing backward protecting apparatus of Brown gas
CN100529540C (en) Safety boiler applying coal gas to industry boiler
KR20180009940A (en) Water Energy Brown Gas Shooting Burner and Brown Gas Burning System Including a Shooting Burner
CN106195978B (en) Steam generation facility and method
CN201636848U (en) Gas conversion stove