RU2735285C1 - Compressed hydrogen producing method and device for implementation thereof - Google Patents

Compressed hydrogen producing method and device for implementation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2735285C1
RU2735285C1 RU2019141982A RU2019141982A RU2735285C1 RU 2735285 C1 RU2735285 C1 RU 2735285C1 RU 2019141982 A RU2019141982 A RU 2019141982A RU 2019141982 A RU2019141982 A RU 2019141982A RU 2735285 C1 RU2735285 C1 RU 2735285C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
reactor
reservoir
liquid reagent
tube
Prior art date
Application number
RU2019141982A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артём Андреевич Арбузов
Юстинас Яунюсович Шимкус
Сергей Александрович Можжухин
Владимир Бронеславович Сон
Борис Петрович Тарасов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской Академии наук (ФГБУН ИПХФ 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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской Академии наук (ФГБУН ИПХФ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской Академии наук (ФГБУН ИПХФ РАН)
Priority to RU2019141982A priority Critical patent/RU2735285C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2735285C1 publication Critical patent/RU2735285C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J7/00Apparatus for generating gases
    • B01J7/02Apparatus for generating gases by wet methods
    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/06Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
    • 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
    • Y02E60/32Hydrogen storage
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry; power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to hydrogen power engineering, namely to technology and equipment for production of hydrogen and filling of vessels to required pressure for use as autonomous mobile plants for generation of hydrogen under high pressure with its subsequent filling into cylinders, intended for supply of fuel elements, providing operation of unmanned aerial vehicles, telecommunication equipment, computer equipment and other independent objects of power consumption. Method of producing compressed hydrogen involves chemical reaction of a hydrogen-generating material with a liquid reagent in reactor 1 with hydrogen evolution and filling it with filled balloon 12, wherein hydrogen generating material is magnesium, magnesium alloys or magnesium hydride, liquid reagent is aqueous acid solution, selected from the group: citric, acetic, hydrochloric, sulphuric, liquid reagent is preliminarily placed in separate tank 6 connected to reactor 1 by tube 3 with tap 4 separating reservoir 6 from reactor 1, displacing air from free volume of reservoir 6, hydrogen monitoring and purification system associated with reservoir 6 and refuelling balloon 12 or reactor 1, opening valve 4 separating said reservoir 6 with liquid reagent from reactor 1, and obtained hydrogen through gas outlet tube 16 is directed into reservoir 6 with liquid reagent, then into control and cleaning system, after which is collected in one or several successively filled to required pressure cylinders 12. Method is implemented in device including reactor 1, filled balloon 12, separate reservoir 6 for liquid reagent; doser-metering device 2 equipped with tube 14 for supply of liquid reagent directly to hydrogen-generating material and gas-venting tube 16, wherein pipe 3 for connection of reactor 1 and tank 6 with valve 4 for separation thereof is passed through metering nozzle 2. Nozzle 7 for connection of reservoir 6 and gas outlet tube 16 with control system and purification of evolved hydrogen containing pressure sensor 10, safety valve 9, filter elements 11; overpressure relief system comprising tube 18, safety valve 19 and valve 20, wherein the liquid reagent supply pipe 14 is equipped with a filter and is installed so that its outlet hole is located in the hydrogen generating material zone, the gas outlet pipe 16 is equipped with a filter, tap 17 and is located between nozzle-proportioner 2 and nozzle 7 for connection of reservoir 6 and gas discharge tube 16 with purification system of released hydrogen 10, 9, 11.
EFFECT: disclosed method of producing compressed hydrogen, comprising conducting a chemical reaction of a hydrogen-generating material with a liquid reagent in a closed volume, carried out in the disclosed device, having mobility and simple detachable structure and functioning without using additional power sources, makes it possible to obtain hydrogen in field conditions and to fill it with one or several successively filled cylinders to the required pressure.
4 cl, 1 dwg, 2 ex

Description

ВОДОРОДГЕНИзобретение относится к водородной энергетике, а именно к способам и устройствам, предназначенным для получения водорода и наполнения им сосудов до требуемого давления.HYDROGEN The invention relates to hydrogen energy, namely to methods and devices designed to produce hydrogen and fill it with vessels to the required pressure.

Предполагаемые заявкой способ и устройство получения компримированного водорода могут быть использованы в качестве автономных мобильных установок для генерации водорода под высоким давлением с последующей его заправкой в баллоны, предназначенные для питания топливных элементов, обеспечивающих работу беспилотных летательных аппаратов, телекоммуникационного оборудования, компьютерной техники и других автономных объектов электропотребления.The method and device for producing compressed hydrogen proposed by the application can be used as autonomous mobile units for generating hydrogen under high pressure with its subsequent filling into cylinders designed to power fuel cells that ensure the operation of unmanned aerial vehicles, telecommunications equipment, computer equipment and other autonomous objects power consumption.

Получать и компримировать водород можно, используя стандартную аппаратуру: электролизер и компрессор, но такая схема непригодна для устройств, работающих в полевых условиях и требующих мобильных источников получения и компримирования водорода. Поэтому существует множество способов и устройств для решения вышеуказанной задачи, основанные на применении водородгенерирующих материалов, к которым предъявляются следующие требования: простота и безопасность хранения, доступность.Hydrogen can be obtained and compressed using standard equipment: an electrolyzer and a compressor, but such a scheme is unsuitable for devices operating in field conditions and requiring mobile sources of hydrogen production and compression. Therefore, there are many methods and devices for solving the above problem, based on the use of hydrogen-generating materials, which are subject to the following requirements: simplicity and safety of storage, availability.

Известен аппарат [US 1752187] для получения водорода под давлением по реакции кремния или ферросилиция с раствором щелочи при 100°С. Суть изобретения состоит в том, что на дно герметизируемого газового баллона заливается раствор щелочи, и в который через нижний конец трубки-распределителя посредством раскачивания баллона высыпается металл. Недостатком указанного технического решения является наличие свободного пространства над щелочью из-за наличия трубки-распределителя, что не позволяет полностью заправлять подсоединяемую емкость водородом, т.к. часть его остается в баллоне, а наличие агрессивной среды (горячий раствор щелочи) может привести к коррозии баллона и невозможности его дальнейшего использования.Known apparatus [US 1752187] for producing hydrogen under pressure by the reaction of silicon or ferrosilicon with an alkali solution at 100 ° C. The essence of the invention lies in the fact that an alkali solution is poured onto the bottom of the sealed gas cylinder, and metal is poured into it through the lower end of the distributor tube by swinging the cylinder. The disadvantage of this technical solution is the presence of free space above the alkali due to the presence of a distributor tube, which does not allow completely filling the connected container with hydrogen, because some of it remains in the cylinder, and the presence of an aggressive environment (hot alkali solution) can lead to corrosion of the cylinder and the impossibility of its further use.

Предложено устройство [US 7078012] по заправке баллонов газами (в т.ч. водородом) с давлением более 7 атм, состоящее из двух емкостей для хранения реагентов, помпы для их перекачки в третью емкость-реактор для проведения реакции и газового баллона. Для перемещения водород-генерирующего компонента применяется инертная к нему жидкость либо этот компонент заключают в хрупкую оболочку, которая разрушается специальным устройством, расположенным перед реактором. Недостаток указанного устройства - множество технических устройств, в т.ч. помпы, для которой необходим внешний источник питания.The proposed device [US 7078012] for filling cylinders with gases (including hydrogen) with a pressure of more than 7 atm, consisting of two containers for storing reagents, a pump for pumping them into a third reactor vessel for the reaction and a gas cylinder. To move the hydrogen-generating component, an inert liquid is applied to it, or this component is enclosed in a fragile shell, which is destroyed by a special device located in front of the reactor. The disadvantage of this device is a lot of technical devices, incl. a pump that requires an external power supply.

Известно устройство [WO 2017094603], где взвесь гидрида магния (1-20 мас. %) в воде перемещается помпой из резервуара в реактор, нагретый до температуры 125-365°С. Несмотря на высокий выход водорода реакции гидролиза (>99%) и использование легкодоступных реагентов необходимость применения высоких температур для запуска реакции резко снижает области применения данного устройства и предъявляет особые требования к материалам, из которых оно изготовлено.Known device [WO 2017094603], where a suspension of magnesium hydride (1-20 wt.%) In water is pumped from the reservoir to the reactor, heated to a temperature of 125-365 ° C. Despite the high yield of hydrogen in the hydrolysis reaction (> 99%) and the use of readily available reagents, the need to use high temperatures to start the reaction dramatically reduces the scope of this device and imposes special requirements on the materials from which it is made.

В патенте [US 8636961] предложен химический генератор водорода без использования дополнительных источников энергии. Основные компоненты - жидкий окислитель и водородгенерирующий реагент, разделенные хрупкой мембраной. Для запуска реакции эта мембрана разрушается вращающимся стержнем, герметично встроенным в корпус генератора. Недостаток такой конструкции заключается в невозможности остановить химическую реакцию. В этом же патенте авторы предлагают модернизированный вариант генератора, скорость выделения водорода в котором можно отрегулировать, однако конечное изделие и необходимость изготавливать множество ячеек с реагентами, разделенными мембраной, кажутся крайне сложными. А наличие хрупкой мембраны, разделяющей реагенты, может быть чревато неконтролируемым разрушением всех ячеек, что предъявляет жесткие требования к работе с таким генератором.In the patent [US 8636961] a chemical hydrogen generator is proposed without the use of additional energy sources. The main components are a liquid oxidant and a hydrogen-generating reagent, separated by a fragile membrane. To start the reaction, this membrane is destroyed by a rotating rod, hermetically embedded in the generator housing. The disadvantage of this design is the inability to stop the chemical reaction. In the same patent, the authors propose a modernized version of the generator, the rate of hydrogen evolution in which can be adjusted, however, the final product and the need to manufacture many cells with reagents separated by a membrane seem extremely complicated. And the presence of a fragile membrane separating the reagents can be fraught with uncontrolled destruction of all cells, which makes strict requirements for working with such a generator.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ и устройство, описанные в [US 7037483], согласно которому водород получают по химической реакции между водой и водородгенерирующим компонентом (с возможными добавками катализатора) без дополнительных источников питания. В емкость, предназначенную для проведения реакции, помещают водородгенерирующий компонент, затем заливают воду через трубку с краном. Заполненную емкость объединяют с заполняемым баллоном. После проведения реакции баллон с компримированным водородом отсоединяют от емкости. Данное устройство было выбрано в качестве прототипа настоящего изобретения.Closest to the claimed invention is the method and device described in [US 7037483], according to which hydrogen is produced by a chemical reaction between water and a hydrogen-generating component (with possible catalyst additions) without additional power sources. A hydrogen-generating component is placed in a container intended for the reaction, then water is poured through a tube with a tap. The filled container is combined with the balloon to be filled. After the reaction, the compressed hydrogen balloon is disconnected from the container. This device was chosen as the prototype of the present invention.

Согласно техническому решению, изложенному в описании к патенту-прототипу, для проведения реакции необходимо быстро внести весь объем воды в емкость с водородгенерирующим компонентом и после этого присоединять заполняемый баллон. При этом реакция между компонентами в начальный момент времени может протекать достаточно интенсивно, поэтому для предотвращения выброса реагентов в заполняемый баллон необходим буферный объем с разряженной или инертной атмосферой, который в процессе заполняется выделившимся газом, что уменьшает количество водорода, получаемого потребителем. Также, для полного проведения реакции необходимо использовать активные водородгенерирующие реагенты, такие как щелочные металлы, их гидриды или боргидриды, субмикронные активированные частицы магния (или его гидрида), что создает необходимость в специальных способах хранения таких реагентов и в методах их подготовки. Описанные недостатки делают затруднительным применение указанного устройства в полевых условиях.According to the technical solution described in the description of the prototype patent, to carry out the reaction, it is necessary to quickly add the entire volume of water to a container with a hydrogen-generating component and then attach a filled balloon. In this case, the reaction between the components at the initial moment of time can proceed quite intensively, therefore, to prevent the release of reagents into the filled cylinder, a buffer volume with a discharged or inert atmosphere is required, which is filled with the released gas in the process, which reduces the amount of hydrogen received by the consumer. Also, for a complete reaction, it is necessary to use active hydrogen-generating reagents, such as alkali metals, their hydrides or borohydrides, submicron activated particles of magnesium (or its hydride), which creates the need for special storage methods for such reagents and methods for their preparation. The described disadvantages make it difficult to use the specified device in the field.

Задачей изобретения является разработка способа и мобильного устройства для получения и наполнения сжатым водородом емкостей до требуемого давления в полевых условиях без использования дополнительных источников энергии.The objective of the invention is to develop a method and a mobile device for producing and filling containers with compressed hydrogen to the required pressure in the field without using additional energy sources.

Поставленная задача решается заявляемым способом, в котором получение водорода осуществляется за счет взаимодействия водородгенерирующего материала (ВГМ) с окислителем - водным раствором кислоты. Для осуществления способа в качестве ВГМ могут быть использованы магний или магниевые сплавы в виде порошка, фольги, гранул, или соединения магния (гидрид, боргидрид и др.), а в качестве окислителя - водный раствор кислоты (лимонная, уксусная, соляная, серная и другие), в процессе взаимодействия которой с ВГМ получается водорастворимая соль и выделяется водород.The problem is solved by the claimed method, in which the production of hydrogen is carried out due to the interaction of a hydrogen-generating material (HMM) with an oxidizing agent - an aqueous acid solution. To implement the method, magnesium or magnesium alloys in the form of powder, foil, granules, or magnesium compounds (hydride, borohydride, etc.) can be used as HMO, and an aqueous solution of acid (citric, acetic, hydrochloric, sulfuric, etc.) can be used as an oxidizing agent. others), in the process of interaction of which with HMM a water-soluble salt is obtained and hydrogen is released.

Также задача решается устройством, разработанным для осуществления способа получения компримированного водорода. Схема заявляемого устройства представлена на фиг. 1.The problem is also solved by a device designed to implement a method for producing compressed hydrogen. The diagram of the proposed device is shown in Fig. 1.

К загруженному реактору 1 через штуцер-дозатор 2 присоединяется трубка 3 для соединения реактора 1 и резервуара 6 с краном 4 для отделения резервуара 6 от реактора 1, к которой через штуцер 5 для соединения резервуара 6 с краном 4 присоединяется резервуар 6, служащий для хранения раствора кислоты. Через штуцер 7 для соединения резервуара 6 и газоотводной трубки 16 с системой очистки водорода в реактор 1, трубку 3 для соединения реактора 1 и резервуара 6 и резервуар 6 помещается такое количество воды, чтобы добавленная затем лимонная кислота заняла весь свободный объем резервуара 6. Во избежание попадания жидкости в трубку 8 для соединения элементов системы очистки водорода вследствие вытеснения жидкости из реактора 1 в резервуар 6 в ходе реакции, можно оставить некоторый объем в резервуаре 6 свободным. В трубке 8 для соединения элементов системы очистки водорода установлен предохранительный клапан 9 системы очистки водорода, датчик давления 10 и фильтрующие элементы 11. Заправляемый баллон 12 присоединяется к устройству через кран 13 заполняемого баллона 13.A tube 3 is connected to the loaded reactor 1 through the dosing nozzle 2 to connect the reactor 1 and the tank 6 with the valve 4 to separate the tank 6 from the reactor 1, to which the tank 6 is connected through the nozzle 5 for connecting the tank 6 with the valve 4, which serves to store the solution acid. Through the fitting 7 for connecting the reservoir 6 and the gas outlet pipe 16 with the hydrogen purification system into the reactor 1, the pipe 3 for connecting the reactor 1 and the reservoir 6 and the reservoir 6, such an amount of water is placed so that the citric acid added then occupies the entire free volume of the reservoir 6. To avoid the ingress of liquid into the pipe 8 for connecting the elements of the hydrogen purification system due to the displacement of liquid from the reactor 1 into the reservoir 6 during the reaction, it is possible to leave some volume in the reservoir 6 free. A safety valve 9 of a hydrogen purification system, a pressure sensor 10 and filter elements 11 are installed in the tube 8 for connecting the elements of the hydrogen purification system. The refillable cylinder 12 is connected to the device through the valve 13 of the refilled cylinder 13.

После всех вышеописанных операций, кран 4 для отделения резервуара 6 от реактора 1 необходимо открыть. Раствор кислоты начнет поступать в реактор 1 сначала по трубке 3 для соединения реактора 1 и резервуара 6, затем - по трубке 14 для подачи жидкого реагента, закрепленной при помощи уплотнения 15 в штуцере-дозаторе 2, а выделяющийся водород по газоотводной трубке 16, снабженной краном 17 газоотводной трубки 16 - в резервуар 6. При необходимости остановить наполнение заправляемого баллона 12 требуется закрыть кран 4 для отделения резервуара 6 от реактора 1. При этом для предотвращения разрушения реактора 1 из-за высокого давления водорода, образовавшегося в результате взаимодействия с ВГМ жидкого реагента поступившего в реактор 1 до закрытия крана 4 для отделения резервуара 6 от реактора 1 предусмотрено наличие системы сброса избыточного давления, состоящей из трубки 18, предохранительного клапана 19 и/или крана 20 системы сброса избыточного давления. Также возможно расположение газоотводной трубки 16 внутри трубки 3 для соединения реактора 1 и резервуара 6, при этом кран 4 для отделения резервуара 6 от реактора 1, кран 17 газоотводной трубки 16 и связанные с ними операции исключаются.After all the above operations, the valve 4 must be opened to separate the reservoir 6 from the reactor 1. The acid solution will begin to flow into the reactor 1, first through the pipe 3 to connect the reactor 1 and the reservoir 6, then through the pipe 14 for supplying the liquid reagent, fixed with a seal 15 in the metering nozzle 2, and the evolved hydrogen through the gas outlet pipe 16, equipped with a tap 17 of the gas outlet pipe 16 - into the reservoir 6. If it is necessary to stop the filling of the refilled cylinder 12, it is necessary to close the valve 4 to separate the reservoir 6 from the reactor 1. At the same time, to prevent the destruction of the reactor 1 due to the high pressure of hydrogen formed as a result of the interaction with the VGM liquid supplied to the reactor 1 before closing the valve 4 for separating the reservoir 6 from the reactor 1, the presence of an overpressure relief system is provided, consisting of a tube 18, a safety valve 19 and / or a valve 20 of the overpressure relief system. It is also possible to arrange the gas outlet tube 16 inside the tube 3 for connecting the reactor 1 and the reservoir 6, while the valve 4 for separating the reservoir 6 from the reactor 1, the valve 17 of the gas outlet tube 16 and related operations are excluded.

В качестве реактора и резервуара можно использовать композитные или любые другие баллоны, материал которых инертен к реагентам и продуктам реакции.Composite or any other cylinders, the material of which is inert to reagents and reaction products, can be used as the reactor and reservoir.

Пример 1. В реактор засыпано 78 г магния марки МПФ-3. Весь свободный объем реактора и трубки для соединения реактора и резервуара заполнен водой, затем закрыт кран для отделения резервуара от реактора, после чего в резервуар объемом 1900 мл залито 100 мл воды. Затем добавлено 1600 мл раствора лимонной кислоты концентрацией 4 моль/л. Удален воздух из свободного объема резервуара, системы очистки водорода и заправляемого баллона объемом 1 л и открыт кран для отделения резервуара от реактора. За время 300 мин выделилось 62 н.л водорода, что позволило создать в заправляемом баллоне давление водорода 52 бар.Example 1. 78 g of magnesium grade MPF-3 are poured into the reactor. The entire free volume of the reactor and the tube for connecting the reactor and the reservoir is filled with water, then the valve is closed to separate the reservoir from the reactor, after which 100 ml of water is poured into the reservoir with a volume of 1900 ml. Then added 1600 ml of citric acid solution with a concentration of 4 mol / l. Air was removed from the free volume of the tank, the hydrogen purification system and the refillable cylinder with a volume of 1 liter, and the valve was opened to separate the tank from the reactor. Over a period of 300 minutes, 62 NL of hydrogen was evolved, which made it possible to create a hydrogen pressure of 52 bar in the refilled cylinder.

Пример 2. В реактор помещено 40 г гидрида магния. Реактор подключен к резервуару объемом 1900 мл при помощи трубки для соединения реактора и резервуара. Удален воздух из реактора, затем закрыт кран для отделения резервуара от реактора и кран газоотводной трубки для предотвращения попадания воздуха в реактор. В резервуар помещено 100 мл воды и 1600 мл раствора лимонной кислоты концентрацией 4 моль/л. Из свободного объема резервуара и системы очистки водорода удален воздух, открыт кран для отделения резервуара от реактора и кран газоотводной трубки. За время 120 мин выделилось 57 н.л водорода.Example 2. In the reactor is placed 40 g of magnesium hydride. The reactor is connected to a 1900 ml tank with a tube to connect the reactor to the tank. Air was removed from the reactor, then the valve to separate the reservoir from the reactor and the valve of the gas outlet tube were closed to prevent air from entering the reactor. The reservoir contains 100 ml of water and 1600 ml of citric acid solution with a concentration of 4 mol / l. Air was removed from the free volume of the reservoir and the hydrogen purification system, the valve for separating the reservoir from the reactor and the valve of the gas outlet tube were opened. During 120 min, 57 nL of hydrogen was evolved.

Таким образом, предлагаемый способ получения компримированного водорода, заключающийся в проведении химической реакции ВГМ с жидким реагентом в замкнутом объеме, осуществляемый в заявляемом устройстве, обладающем простой разборной конструкцией и функционирующем без использования дополнительных источников энергии, позволяет получать водород и наполнять им один или несколько последовательно заправляемых баллонов до требуемого давления.Thus, the proposed method for producing compressed hydrogen, which consists in carrying out a chemical reaction of HMM with a liquid reagent in a closed volume, carried out in the inventive device, which has a simple collapsible design and operates without the use of additional energy sources, makes it possible to obtain hydrogen and fill it with one or several sequentially charged cylinders to the required pressure.

1. Реактор.1. Reactor.

2. Штуцер-дозатор.2. The dosing connection.

3. Трубка для соединения реактора и резервуара.3. Tubing for connecting the reactor and the reservoir.

4. Кран для отделения резервуара от реактора.4. Tap for separating the reservoir from the reactor.

5. Штуцер для соединения резервуара с краном.5. Fitting for connecting the tank to the tap.

6. Резервуар.6. Reservoir.

7. Штуцер для соединения резервуара и газоотводной трубки с системой очистки водорода.7. Nipple for connecting the reservoir and the gas outlet tube with the hydrogen purification system.

8. Трубка для соединения элементов системы очистки водорода.8. Tube for connecting elements of the hydrogen purification system.

9. Предохранительный клапан системы очистки водорода.9. Safety valve for hydrogen purification system.

10. Датчик давления.10. Pressure sensor.

11. Фильтрующие элементы.11. Filtering elements.

12. Заправляемый баллон.12. Refillable bottle.

13. Кран заполняемого баллона.13. The valve of the filled cylinder.

14. Трубка для подачи жидкого реагента.14. Tube for supplying liquid reagent.

15. Уплотнение штуцера-дозатора.15. Sealing of the dosing nozzle.

16. Газоотводная трубка.16. Gas outlet tube.

17. Кран газоотводной трубки.17. Gas outlet pipe valve.

18. Трубка системы сброса избыточного давления.18. Tube of overpressure relief system.

19. Предохранительный клапан системы сброса избыточного давления.19. Overpressure relief valve.

20. Кран системы сброса избыточного давления.20. Overpressure relief valve.

Claims (4)

1. Способ получения компримированного водорода, включающий проведение химической реакции водород-генерирующего материала с жидким реагентом в реакторе с выделением водорода и заполнением им заправляемого баллона, отличающийся тем, что в качестве водород-генерирующего материала используют магний, магниевые сплавы или гидрид магния, в качестве жидкого реагента - водный раствор кислоты, выбранной из группы: лимонная, уксусная, соляная, серная, жидкий реагент предварительно помещают в отдельный резервуар, соединенный с реактором трубкой с краном, отделяющим резервуар от реактора, вытесняют воздух из свободного объема резервуара, системы контроля и очистки водорода, связанной с резервуаром, и заправляемого баллона или реактора, открывают кран, отделяющий указанный резервуар с жидким реагентом от реактора, а полученный водород по газоотводной трубке направляют в резервуар с жидким реагентом, далее в систему контроля и очистки, после чего собирают в один или несколько последовательно заправляемых до требуемого давления баллонов.1. A method of producing compressed hydrogen, including carrying out a chemical reaction of a hydrogen-generating material with a liquid reagent in a reactor with the release of hydrogen and filling it with a refilled cylinder, characterized in that magnesium, magnesium alloys or magnesium hydride are used as the hydrogen-generating material, as liquid reagent - an aqueous solution of an acid selected from the group: citric, acetic, hydrochloric, sulfuric, liquid reagent is preliminarily placed in a separate tank connected to the reactor by a tube with a tap that separates the tank from the reactor, air is displaced from the free volume of the tank, control and cleaning systems hydrogen associated with the reservoir and the refilled cylinder or reactor, open the valve separating the specified reservoir with the liquid reagent from the reactor, and the obtained hydrogen is directed through the gas outlet pipe to the reservoir with the liquid reagent, then to the control and cleaning system, and then collected in one or several consecutive requests cylinders driven to the required pressure. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в реактор и резервуар заливают инертную или слабоактивную к реагентам, продуктам реакции и материалам оборудования жидкость, необходимую для вытеснения воздуха, исключения пустого пространства, а также увеличения теплоемкости. 2. A method according to claim 1, characterized in that a liquid, inert or weakly active to reagents, reaction products and equipment materials, is poured into the reactor and reservoir, which is necessary to displace air, eliminate empty space, and increase heat capacity. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водород-генерирующий материал используют в виде порошка, фольги или гранул. 3. A method according to claim 1, characterized in that the hydrogen-generating material is used in the form of a powder, foil or granules. 4. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее реактор, штуцеры и заправляемый баллон, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено отдельным резервуаром для жидкого реагента; штуцером-дозатором, снабженным трубкой для подачи жидкого реагента непосредственно к водород-генерирующему материалу, и газоотводной трубкой, при этом через штуцер-дозатор проходит трубка для соединения реактора и резервуара с краном для их отделения; штуцером для соединения резервуара и газоотводной трубки с системой контроля и очистки выделяющегося водорода, содержащей датчик давления, предохранительный клапан, фильтрующие элементы; системой сброса избыточного давления, содержащей трубку, предохранительный клапан и кран, при этом трубка для подачи жидкого реагента снабжена фильтром и установлена таким образом, что ее выходное отверстие расположено в зоне водород-генерирующего материала, газоотводная трубка снабжена фильтром, краном и расположена между штуцером-дозатором и штуцером для соединения резервуара и газоотводной трубки с системой очистки выделяющегося водорода.4. A device for implementing the method according to claim 1, comprising a reactor, fittings and a refillable cylinder, characterized in that it is additionally equipped with a separate reservoir for a liquid reagent; a dosing nozzle equipped with a tube for supplying a liquid reagent directly to the hydrogen-generating material, and a gas outlet pipe, while a pipe is passed through the dosing nozzle to connect the reactor and a reservoir with a valve for their separation; a fitting for connecting a reservoir and a gas outlet tube with a system for monitoring and purifying the evolved hydrogen containing a pressure sensor, a safety valve, filter elements; an overpressure relief system containing a pipe, a safety valve and a tap, while the liquid reagent supply pipe is equipped with a filter and installed in such a way that its outlet is located in the zone of the hydrogen-generating material, the gas outlet pipe is equipped with a filter, a tap and is located between the fitting a dispenser and a fitting for connecting the reservoir and the gas outlet pipe to the system for purifying the evolved hydrogen.
RU2019141982A 2019-12-18 2019-12-18 Compressed hydrogen producing method and device for implementation thereof RU2735285C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141982A RU2735285C1 (en) 2019-12-18 2019-12-18 Compressed hydrogen producing method and device for implementation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141982A RU2735285C1 (en) 2019-12-18 2019-12-18 Compressed hydrogen producing method and device for implementation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2735285C1 true RU2735285C1 (en) 2020-10-29

Family

ID=73398298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019141982A RU2735285C1 (en) 2019-12-18 2019-12-18 Compressed hydrogen producing method and device for implementation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2735285C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113566113A (en) * 2021-06-23 2021-10-29 氢储(上海)能源科技有限公司 Equipment and method for extracting and transporting hydrogen in hydrogen-doped natural gas
CN114229796A (en) * 2021-12-16 2022-03-25 吉林大学 Method for controlling hydrogen production rate of aluminum-gallium alloy on line

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2060928C1 (en) * 1993-02-24 1996-05-27 Константиновский Вячеслав Анатольевич Method and apparatus for hydrogen production
US7037483B2 (en) * 2002-04-23 2006-05-02 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Process for producing high-pressure hydrogen and system for producing high-pressure hydrogen
RU2314253C1 (en) * 2006-06-07 2008-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Обнинский государственный технический университет атомной энергетики (ОИАТЭ) Hydrogen production process
WO2017094603A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 章 米谷 Method for producing high-pressure hydrogen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2060928C1 (en) * 1993-02-24 1996-05-27 Константиновский Вячеслав Анатольевич Method and apparatus for hydrogen production
US7037483B2 (en) * 2002-04-23 2006-05-02 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Process for producing high-pressure hydrogen and system for producing high-pressure hydrogen
RU2314253C1 (en) * 2006-06-07 2008-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Обнинский государственный технический университет атомной энергетики (ОИАТЭ) Hydrogen production process
WO2017094603A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 章 米谷 Method for producing high-pressure hydrogen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113566113A (en) * 2021-06-23 2021-10-29 氢储(上海)能源科技有限公司 Equipment and method for extracting and transporting hydrogen in hydrogen-doped natural gas
CN114229796A (en) * 2021-12-16 2022-03-25 吉林大学 Method for controlling hydrogen production rate of aluminum-gallium alloy on line

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2735285C1 (en) Compressed hydrogen producing method and device for implementation thereof
EP2414096B1 (en) Hydrogen generation systems and methods utilizing sodium silicide
US6746496B1 (en) Compact solid source of hydrogen gas
CN107923054B (en) Electrolysis unit and electrolytic method
JP4792632B2 (en) Hydrogen gas generator
CN102046519A (en) Aluminum-alkali hydroxide recyclable hydrogen generator
WO2007089549A2 (en) Apparatus for production of hydrogen
JP2013126650A (en) Method and apparatus for making hydrogen-dissolved water
CN106753630A (en) A kind of gas hydrates synthesize decomposer and synthesis technique
CN212315530U (en) Hydrogen production device by hydrolysis of sodium borohydride of kilowatt-level fuel cell
JP6989879B1 (en) Hydrogen generator, hydrogen generation system, raw material cartridge, and hydrogen generation method
KR101584518B1 (en) Apparatus for generating hydrogen comprising porous wall
JP4171202B2 (en) Gas generator
JP5186824B2 (en) Hydrogen generator
CN211070028U (en) Gas generating device and gaseous preparation experimental apparatus of high security
US20160325989A1 (en) Hydrogen Generation from Stabilized Alane
KR101584520B1 (en) Apparatus for generating hydrogen comprising water vapor reusing unit
CN209828943U (en) Heating type economical liquid-liquid/liquid-solid gas generator
US20220026026A1 (en) Self-contained portable device for filling cylinders with high-pressure hydrogen
WO2017094603A1 (en) Method for producing high-pressure hydrogen
KR101584522B1 (en) Apparatus for generating hydrogen comprising nozzles reacting sloshing
CN113264502A (en) Hydrogen production device by hydrolysis of sodium borohydride of kilowatt-level fuel cell
RU2267836C2 (en) Power plant of underwater apparatus with electro-chemical generator
CN201190102Y (en) Hydrogen production device by borohydride
JP2013112576A (en) Method and apparatus for generating hydrogen

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210303

Effective date: 20210303