RU77093U1 - CONTAINER FOR HYDROGEN AND ITS ISOTOPES - Google Patents
CONTAINER FOR HYDROGEN AND ITS ISOTOPES Download PDFInfo
- Publication number
- RU77093U1 RU77093U1 RU2008114868/22U RU2008114868U RU77093U1 RU 77093 U1 RU77093 U1 RU 77093U1 RU 2008114868/22 U RU2008114868/22 U RU 2008114868/22U RU 2008114868 U RU2008114868 U RU 2008114868U RU 77093 U1 RU77093 U1 RU 77093U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- hydrogen
- cartridge
- sorbent
- shell
- Prior art date
Links
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к средствам для очистки, хранения и подачи газов преимущественно водорода и его изотопов, а также гелия, аргона и других. Полезная модель может быть использована в ядерной и термоядерной технологии, в лазерной технике, в микроэлектронике, системах очистки гелиевого теплоносителя высокотемпературных газовых реакторов, а также в автомобильном транспорте. Технической задачей является существенное (примерно, в 6 раз) повышение удельной емкости контейнера по поглощению и хранению водорода при сохранении характеристик стабильности и безопасности при длительной эксплуатации контейнера, т.е. при проведении многократных процессов сорбции и десорбции водорода. Поставленная задача решается в заявляемом контейнере для водорода и его изотопов, (включающем водоохлаждаемый герметичный корпус, выполненный в виде обечайки цилиндрической формы с фланцем, размещенной внутри корпуса второй обечайки цилиндрической формы с фланцем, обе обечайки герметично установлены на водоохлаждаемом общем фланце и формируют охранную зону контейнера в зазоре между обечайками и рабочую зону контейнера внутри второй обечайки, размещенную в рабочей зоне кассету с картриджами, содержащими сорбент для водорода в виде гидридообразующего материала, размещенный внутри кассеты нагреватель, сообщенные с рабочей зоной патрубки подачи и отвода газа, размещенную в зазоре между обечайками систему защиты от проникновения газа в окружающую среду), картриджи содержат сорбент в виде гранул сферической формы размером 0,45-0,5 мм с плотностью засыпки 73-74% от объема картриджа, гранулы выполнены из интерметаллического соединения, образующего с водородом гидриды, стабильные при температурах от 20 до 150°С и разлагающиеся с выделением газа при температурах от 200 до 550°С, например, из сплава Zr и Со с содержанием кобальта до 50 ат.%, причем сорбент размещен в кассете, которая выполнена в виде металлического цилиндра, снабженного на наружной поверхности в направлении осевой плоскости глубокими пазами для размещения картриджей, причем ширина паза задана от 4 до 5 диаметров гранул сорбента, а торцевые части кассеты выполнены в виде радиаторов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to means for cleaning, storing and supplying gases mainly of hydrogen and its isotopes, as well as helium, argon and others. The utility model can be used in nuclear and thermonuclear technology, in laser technology, in microelectronics, cleaning systems for helium coolant of high-temperature gas reactors, as well as in automobile transport. The technical task is to significantly (approximately 6 times) increase the specific capacity of the container for the absorption and storage of hydrogen while maintaining the stability and safety characteristics during long-term operation of the container, i.e. when conducting multiple processes of sorption and desorption of hydrogen. The problem is solved in the inventive container for hydrogen and its isotopes (including a water-tight sealed enclosure made in the form of a cylindrical shell with a flange located inside the second shell shell of a cylindrical shape with a flange, both shells are hermetically mounted on a water-cooled common flange and form the container protection zone in the gap between the shells and the working area of the container inside the second shell, a cassette with cartridges containing a hydrogen sorbent in the form of drid-forming material, a heater placed inside the cartridge, communicating with the working area of the gas supply and exhaust pipes, a system of protection against gas penetration into the environment located in the gap between the shells), the cartridges contain a sorbent in the form of spherical granules of 0.45-0.5 mm in size with a filling density of 73-74% of the cartridge volume, the granules are made of an intermetallic compound forming hydrides with hydrogen, stable at temperatures from 20 to 150 ° C and decomposing with evolution of gas at temperatures from 200 to 550 ° C, for example ep, from an alloy of Zr and Co with a cobalt content of up to 50 at.%, moreover, the sorbent is placed in a cassette, which is made in the form of a metal cylinder, provided on the outer surface in the direction of the axial plane of the deep grooves for placing cartridges, and the groove width is set from 4 to 5 diameters of the sorbent granules, and the end parts of the cartridge are made in the form of radiators. 4 s.p. f-ly, 3 ill.
Description
Полезная модель относится к средствам для очистки, хранения и подачи газов преимущественно водорода и его изотопов, а также гелия, аргона и других. Полезная модель может быть использована в ядерной и термоядерной технологии, в лазерной технике, в микроэлектронике, системах очистки гелиевого теплоносителя высокотемпературных газовых реакторов, а также в автомобильном транспорте.The utility model relates to means for cleaning, storing and supplying gases mainly of hydrogen and its isotopes, as well as helium, argon and others. The utility model can be used in nuclear and thermonuclear technology, in laser technology, in microelectronics, cleaning systems for helium coolant of high-temperature gas reactors, as well as in automobile transport.
Развитие многих современных технологий выдвигает проблему создания совершенных технических средств очистки, хранения, транспортировки и дозирования различных газов, например, водорода и его изотопов, гелия, аргона и других. К такому оборудованию в ряде случаев предъявляются весьма жесткие требования по надежности, взрыво-пожаро-безопасности, ядерной безопасности, кинетическим характеристикам поглощения и выделения газа и другим параметрам.The development of many modern technologies raises the problem of creating the perfect technical means of purification, storage, transportation and dosing of various gases, for example, hydrogen and its isotopes, helium, argon and others. Such equipment in some cases has very stringent requirements for reliability, explosion and fire safety, nuclear safety, kinetic characteristics of gas absorption and evolution, and other parameters.
Известен контейнер для хранения и дозированной подачи водорода и его изотопов, который выполнен в виде горизонтально расположенной цилиндрической вакуумированной емкости, герметизированной по торцам фланцевыми соединениями [Tritium, Report Kemforschungszentrum Karlsruhe, №5055, July 1992]. Внутри емкости на двух трубопроводах, смонтированных на одном из наружных фланцев, размещена образованная концентричными цилиндрическими обечайками герметичная камера. Наружная обечайка с одного торца соединена с помощью кольцевой заглушки с внутренней обечайкой, а с другого торца герметизирована заглушкой дисковой формы. Внутренняя обечайка также заглушена с другого торца дисковой заглушкой, размещенной с некоторым зазором с дисковой заглушкой наружной обечайки. Соединенные, как описано выше, обечайки и заглушки формируют герметичную камеру U-образной формы. Камера разделена на несколько зон радиально ориентированными пластинами, которые приварены к внутренней обечайке. К каждой зоне подведен трубчатый фильтр с порошком сорбента в виде образующего гидриды материала. Со стороны одного из фланцевых соединений в полость, образованную внутренней обечайкой, введен электрический нагреватель. Сорбент для поглощения водорода изготовлен из образующего гидрид материала, который в виде порошка размещен Known container for storing and dosed supply of hydrogen and its isotopes, which is made in the form of a horizontally arranged cylindrical evacuated container, sealed at the ends with flange connections [Tritium, Report Kemforschungszentrum Karlsruhe, No. 5055, July 1992]. Inside the tank, on two pipelines mounted on one of the outer flanges, a sealed chamber formed by concentric cylindrical shells is placed. The outer shell is connected at one end with an annular plug to the inner shell, and at the other end is sealed with a disk-shaped plug. The inner shell is also muffled from the other end by a disk plug placed with some clearance with a disk plug of the outer shell. The shells and plugs connected as described above form a sealed U-shaped chamber. The camera is divided into several zones with radially oriented plates, which are welded to the inner shell. A tube filter with sorbent powder in the form of a hydride forming material is connected to each zone. From one of the flange joints, an electric heater is introduced into the cavity formed by the inner shell. The sorbent for the absorption of hydrogen is made of a hydride-forming material, which is placed in powder form
вокруг трубчатых фильтров по зонам рабочей камеры. Камеры сформированы в зазоре между наружной и внутренней обечайками никелевыми пластинками.around the tubular filters in the zones of the working chamber. The chambers are formed in the gap between the outer and inner shells of nickel plates.
Контейнер работает следующим образом. Подлежащий сорбции газ поступает в предварительно вакуумированную камеру контейнера, образованную внутренней обечайкой, через входной патрубок и затем через трубчатые фильтры в отсеки, заполненные образующим гидрид материалом, где происходит поглощение изотопов водорода. Отвод выделяющегося при поглощении изотопов водорода тепла осуществляется потоком охлаждающего газа (азота), подаваемого в центральную часть контейнера. По завершении сорбции изотопов водорода примеси, если они присутствовали в исходном газе, могут быть удалены через выходной патрубок.The container works as follows. The gas to be sorbed enters the pre-evacuated chamber of the container, formed by the inner shell, through the inlet pipe and then through tubular filters into compartments filled with hydride-forming material, where hydrogen isotopes are absorbed. The heat generated during the absorption of hydrogen isotopes is removed by the flow of cooling gas (nitrogen) supplied to the central part of the container. Upon completion of sorption of hydrogen isotopes, impurities, if present in the source gas, can be removed through the outlet pipe.
Описанный контейнер имеет следующие недостатки: неравномерное распределение слоя образующего гидрид материала по объему отсека; неэффективная передача тепла к слою материала, образующего гидрид; отсутствие тепловой защиты фланцевого уплотнения камеры; отсутствие возможности изменения числа рабочих отсеков при существенном изменении объема перерабатываемого газа; невысокая скорость поглощения и выделения газа.The described container has the following disadvantages: uneven distribution of the layer forming the hydride material throughout the compartment; inefficient heat transfer to the hydride forming material layer; lack of thermal protection for the flange seal of the chamber; the inability to change the number of working compartments with a significant change in the volume of processed gas; low rate of absorption and evolution of gas.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является контейнер для водорода и его изотопов и картридж для его снаряжения [Патент РФ №2221290, МПК G21F 5/00]. Контейнер выполнен в виде вакуумированного цилиндрического корпуса с фланцами, внутри которого выполнена герметичная камера U-образной формы с размещенным в ней сорбентом для газов. Камера сообщена с патрубками подачи и отвода газа и имеет систему защиты от поступления газов в окружающую среду за счет того, что камера сформирована тремя цилиндрическими концентрично размещенными обечайками. Наружная обечайка соединена одним торцом с нижним фланцем, другой торец наружной обечайки соединен с помощью кольцевой заглушки с торцом внутренней обечайки, которая заглушена на противоположном торце дисковой заглушкой. Средняя обечайка закреплена на верхнем фланце и размещена в зазоре между наружной и внутренней обечайками и делит камеру на две зоны. На средней обечайке выполнены продольные пазы с перфорацией, в которых установлены картриджи с сорбентом для газов. Во внешней полости корпуса размещен нагреватель. Контейнер работает следующим образом. Сорбируемый газ поступает через Closest to the claimed utility model is a container for hydrogen and its isotopes and a cartridge for its equipment [RF Patent No. 2221290, IPC G21F 5/00]. The container is made in the form of an evacuated cylindrical body with flanges, inside of which there is a sealed U-shaped chamber with a sorbent for gases placed in it. The chamber is in communication with the gas supply and exhaust pipes and has a system of protection against the entry of gases into the environment due to the fact that the chamber is formed by three concentric cylindrical shells. The outer shell is connected by one end to the lower flange, the other end of the outer shell is connected using an annular plug with the end of the inner shell, which is muffled at the opposite end by a disk plug. The middle shell is mounted on the upper flange and placed in the gap between the outer and inner shells and divides the camera into two zones. On the middle shell, longitudinal grooves with perforation are made, in which cartridges with a sorbent for gases are installed. A heater is located in the outer cavity of the housing. The container works as follows. Sorbed gas flows through
патрубок подачи газа в предварительно вакуумированную полость контейнера, через перфорацию в средней обечайке и проницаемый чехол поступает внутрь картриджа, где поглощается слоем сорбента, который образует с водородом гидрид материала в виде твердого соединения, стабильного при температурах от 20 до 200°С. После завершения сорбции газа (например, водорода или его изотопов) газообразные примеси удаляют через патрубок отвода газа. Для десорбции ранее поглощенного газа производят нагрев картриджа нагревателем, размещенным во внешней полости. Передачу тепла от нагревателя к картриджу осуществляют через стенку, теплопроводный материал, внутреннюю обечайку и среднюю обечайку. При нагреве порошка картриджа до температур 280-325°С, образованный ранее при более низких температурах гидрид разлагается с выделением газа, который выводится из контейнера через патрубок отвода газа.the gas supply pipe into the pre-evacuated cavity of the container passes through the perforation in the middle shell and into the permeable cover into the cartridge, where it is absorbed by the sorbent layer, which forms the material hydride with hydrogen in the form of a solid compound stable at temperatures from 20 to 200 ° С. After sorption of the gas (for example, hydrogen or its isotopes) is completed, gaseous impurities are removed through the gas outlet pipe. To desorb previously absorbed gas, the cartridge is heated by a heater located in the external cavity. Heat is transferred from the heater to the cartridge through the wall, heat-conducting material, inner shell and middle shell. When the cartridge powder is heated to temperatures of 280-325 ° C, the hydride formed earlier at lower temperatures decomposes with evolution of gas, which is removed from the container through the gas outlet pipe.
К недостаткам этого контейнера относятся: невысокая емкость и стабильность свойств гидридообразующего материала в виде порошка мелкодисперсных пожароопасных «пылящих» фракций; сложность размещения в контейнере необходимого количества картриджей с мелкодисперсным порошком гидридообразующего материала; перегрев верхнего и нижнего фланцев в режиме сорбции водорода; неравномерность распределения температуры кассеты с картриджами в осевом направлении.The disadvantages of this container include: low capacity and stability of the properties of hydride-forming material in the form of a powder of finely dispersed fire-hazardous "dusting" fractions; the difficulty of placing in the container the required number of cartridges with fine powder of hydride-forming material; overheating of the upper and lower flanges in the mode of hydrogen sorption; uneven temperature distribution of the cartridge cartridge in the axial direction.
Предлагаемая полезная модель направлена на достижение технического результата - повышения равномерности распределения температуры кассеты с картриджами в осевом направлении при проведении процессов сорбции и десорбции водорода. Достижение этого технического результата позволяет решить техническую задачу - существенно (примерно, в 6 раз) повысить удельную емкость контейнера по поглощению и хранению водорода при сохранении характеристик стабильности и безопасности при длительной эксплуатации контейнера, т.е. при проведении многократных процессов сорбции и десорбции водорода.The proposed utility model is aimed at achieving a technical result - increasing the uniformity of the temperature distribution of the cartridge with cartridges in the axial direction during hydrogen sorption and desorption processes. Achieving this technical result allows us to solve the technical problem - significantly (approximately 6 times) increase the specific capacity of the container for the absorption and storage of hydrogen while maintaining the stability and safety characteristics during long-term operation of the container, i.e. when conducting multiple processes of sorption and desorption of hydrogen.
Поставленная задача решается в заявляемом контейнере для водорода и его изотопов, (включающем водоохлаждаемый герметичный корпус, выполненный в виде обечайки цилиндрической формы с фланцем, размещенной внутри корпуса второй обечайки цилиндрической формы с фланцем, обе обечайки герметично установлены на водоохлаждаемом общем фланце и формируют охранную зону контейнера в зазоре между обечайками и рабочую зону контейнера внутри второй The problem is solved in the inventive container for hydrogen and its isotopes (including a water-tight sealed enclosure made in the form of a cylindrical shell with a flange located inside the second shell shell of a cylindrical shape with a flange, both shells are hermetically mounted on a water-cooled common flange and form the container protection zone in the gap between the shells and the working area of the container inside the second
обечайки, размещенную в рабочей зоне кассету с картриджами, содержащими сорбент для водорода в виде гидридообразующего материала, размещенный внутри кассеты нагреватель, сообщенные с рабочей зоной патрубки подачи и отвода газа, размещенную в зазоре между обечайками систему защиты от проникновения газа в окружающую среду), картриджи содержат сорбент в виде гранул сферической формы размером 0.45-0,5 мм с плотностью засыпки 73-74% от объема картриджа, гранулы выполнены из интерметаллического соединения, образующего с водородом гидриды, стабильные при температурах от 20 до 150°С и разлагающиеся с выделением газа при температурах от 200 до 550°С, например, из сплава Zr и Со с содержанием кобальта до 50 ат.%, причем сорбент размещен в кассете, которая выполнена в виде металлического цилиндра, снабженного на наружной поверхности в направлении осевой плоскости глубокими пазами для размещения картриджей, причем ширина паза задана от 4 до 5 диаметров гранул сорбента, а торцевые части кассеты выполнены в виде радиаторов.shells, a cartridge cartridge located in the working area containing cartridges containing a hydrogen sorbent in the form of a hydride-forming material, a heater placed inside the cartridge, communicating with the working zone of the gas supply and exhaust pipes, a system for protecting against gas ingress into the environment located in the gap between the shells), cartridges contain a sorbent in the form of spherical granules 0.45-0.5 mm in size with a filling density of 73-74% of the cartridge volume, granules are made of an intermetallic compound forming hydrides with hydrogen, stable at temperatures from 20 to 150 ° C and decomposing with evolution of gas at temperatures from 200 to 550 ° C, for example, from an alloy of Zr and Co with a cobalt content of up to 50 at.%, and the sorbent is placed in a cassette, which is made in the form of a metal a cylinder provided on the outer surface in the direction of the axial plane with deep grooves for placing cartridges, the groove width being set from 4 to 5 diameters of the sorbent granules, and the end parts of the cartridge are made in the form of radiators.
В частном варианте выполнения контейнера нагреватель выполнен трубчатой формы и конструктивно совмещен с системой экстренного охлаждения кассеты, которая выполнена в виде трубчатого теплообменника.In a particular embodiment of the container, the heater is tubular and structurally combined with the emergency cooling system of the cartridge, which is made in the form of a tubular heat exchanger.
В другом частном варианте выполнения контейнера гранулы сорбента получают методом центробежного распыления расплава сплава Zr и Со в атмосфере инертного газа.In another particular embodiment of the container, the sorbent granules are produced by centrifugal spraying of a Zr and Co alloy melt in an inert gas atmosphere.
В другом частном варианте выполнения контейнера все элементы кассеты выполнены из материала с хорошей теплопроводностью и низкой проницаемостью для водорода, например, из бронзы.In another particular embodiment of the container, all cartridge elements are made of a material with good thermal conductivity and low permeability to hydrogen, for example, bronze.
В другом частном варианте выполнения контейнера на общем фланце установлена третья обечайка цилиндрической формы, формирующая вторую охранную зону с торца контейнера.In another particular embodiment of the container, a third cylindrical shell is mounted on a common flange, forming a second security zone from the end of the container.
Полезная модель иллюстрируется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.
На фиг.1 приведен продольный разрез контейнера.Figure 1 shows a longitudinal section of a container.
На фиг.2 приведен поперечный разрез контейнера.Figure 2 shows a cross section of a container.
На фиг.3 приведена схема поперечного сечения картриджа.Figure 3 shows a diagram of a cross section of a cartridge.
Корпус контейнера (см. фиг.1) сформирован наружной водоохлаждаемой обечайкой 1 и обечайкой 2, которые соединены между собой с помощью водоохлаждаемых фланцев 3 и 4. Внутри обечайки 1 с зазором размещена обечайка 5, которая герметично установлена на фланце 3. Внутри обечайки 5 The container body (see Fig. 1) is formed by an external water-cooled shell 1 and a shell 2, which are interconnected by means of water-cooled flanges 3 and 4. Inside the shell 1, a shell 5 is placed with a gap, which is hermetically mounted on the flange 3. Inside the shell 5
размещена полая кассета 6, которая герметично установлена на фланце 3. В полости кассеты 6 размещен нагреватель 7. Цилиндрические обечайки 1, 2 и 5, фланцевое соединение 3 и 4, картридж 16 и крышка 8 формируют охранные зоны 9 и 10, а также рабочую зону 11. В рабочую зону 11 подведены патрубок 12 для подвода и отвода водорода и патрубок 13 для отвода примесных газов. В охранную зону 9 подведен патрубок 14 для подключения к системе вакуумирования. Водоохлаждаемые фланцы 3 и 4 соединены между собой с помощью уплотнения из меди (не показано).a hollow cartridge 6 is placed, which is hermetically mounted on the flange 3. A heater 7 is placed in the cavity of the cartridge 6. The cylindrical shells 1, 2 and 5, the flange connection 3 and 4, the cartridge 16 and the cover 8 form the security zones 9 and 10, as well as the working area 11. A pipe 12 for supplying and discharging hydrogen and a pipe 13 for removing impurity gases are brought into the working zone 11. In the security zone 9, a pipe 14 is connected for connection to a vacuum system. The water-cooled flanges 3 and 4 are interconnected by means of a copper seal (not shown).
Кассета 6 (см. фиг.2 и фиг.3) выполнена в виде цилиндра 6 с продольными пазами 15 на наружной поверхности в направлении осевой плоскости цилиндра. В пазах 15 размещены картриджи 16 с гранулами 17. Толщина паза 15 задана в пределах от 4 до 5 диаметров гранул 17 сорбента.The cartridge 6 (see figure 2 and figure 3) is made in the form of a cylinder 6 with longitudinal grooves 15 on the outer surface in the direction of the axial plane of the cylinder. In the grooves 15 are placed cartridges 16 with granules 17. The thickness of the groove 15 is set in the range from 4 to 5 diameters of the granules 17 of the sorbent.
Картридж 16 выполнен в виде проницаемого для газа чехла, который заполнен гранулами 17 сорбента сферической формы. Чехол картриджа 16 выполнен из металлической сетки или металловолокнистых материалов. В одном из вариантов конструкции контейнера пазы 15 и картридж 16 выполнены толщиной 1,5 мм, шириной 12 мм и высотой 250 мм.The cartridge 16 is made in the form of a gas permeable cover, which is filled with spherical sorbent granules 17. The cartridge case 16 is made of metal mesh or metal fiber materials. In one embodiment of the design of the container, the grooves 15 and the cartridge 16 are made with a thickness of 1.5 mm, a width of 12 mm and a height of 250 mm.
Картриджи 16 удерживаются в пазах 15 кассеты 6 с помощью крупноячеистой сетки 18 размещенной на цилиндрической поверхности кассеты 6. Патрубок подачи 12 и отвода 13 газа сообщены с рабочей зоной 11 с помощью трубок. Торцевые части кассеты 6 выполнены в виде радиаторов 19 для выравнивания температуры кассеты 6 по ее длине при проведении процессов сорбции и десорбции водорода.The cartridges 16 are held in the slots 15 of the cartridge 6 by means of a coarse mesh 18 located on the cylindrical surface of the cartridge 6. The supply pipe 12 and the gas outlet 13 are connected to the working area 11 by means of tubes. The end parts of the cartridge 6 are made in the form of radiators 19 for equalizing the temperature of the cartridge 6 along its length during hydrogen sorption and desorption processes.
Защитная зона 10 - объем, ограниченный обечайкой 2, крышкой 8 и фланцем 4 служит для защиты от попадания изотопов водорода в окружающую среду при нарушении герметичности в местах подсоединения коммуникаций и при нарушении герметичности кассеты 5. Кроме того, обечайка 2 предохраняет от неконтролируемого контакта с токоведущими частями контейнера и коммутационных проводок.Protection zone 10 - the volume limited by the shell 2, the cover 8 and the flange 4 serves to protect against hydrogen isotopes entering the environment in case of leakage at the connection points of the communications and in case of a leak in the cassette 5. In addition, the shell 2 protects against uncontrolled contact with current-carrying parts of the container and switching wiring.
Защитная зона 9 - объем, размещен между обечайкой корпуса 1 и обечайкой 5 служит для предотвращения попадания газа в случае разгерметизации рабочего объема. Кроме того, охранный объем 9, который находится под разряжением, выполняет роль тепловой изоляции, необходимой для поддержания нужной температуры при десорбции изотопов водорода из The protective zone 9 is the volume, located between the shell of the housing 1 and the shell 5 serves to prevent the ingress of gas in case of depressurization of the working volume. In addition, the guard volume 9, which is under discharge, plays the role of thermal insulation necessary to maintain the desired temperature during the desorption of hydrogen isotopes from
гранул 17 сорбента. Элементы, формирующие рабочую зону 11 контейнера кассеты, а также объемы охранных зон 9 и 10 (обечайки, фланцы, уплотнительные элементы и др.) выполнены из материала с низкой проницаемостью для водорода, например из бронзы БРАЖ 9-4.granules 17 sorbent. The elements forming the working area 11 of the cartridge container, as well as the volumes of the security zones 9 and 10 (shells, flanges, sealing elements, etc.) are made of a material with low hydrogen permeability, for example, BRAZH 9-4 bronze.
Нагреватель 7 конструктивно совмещен с системой экстренного охлаждения кассеты 6, которая выполнена в виде трубчатого теплообменника 20. Нагреватель 7 и теплообменник 20 размещены в охранной зоне 10 и смонтированы на крышке 8. Патрубок 21 подачи и патрубок 22 отвода охлаждающего агента выведены за пределы корпуса контейнера. Патрубки 23 и 24 предназначены для ввода, а патрубки 25 и 26 для вывода охлаждающей воды.The heater 7 is structurally combined with the emergency cooling system of the cartridge 6, which is made in the form of a tubular heat exchanger 20. The heater 7 and the heat exchanger 20 are placed in the protection zone 10 and mounted on the cover 8. The supply pipe 21 and the cooling agent outlet pipe 22 are led outside the container body. Pipes 23 and 24 are intended for input, and pipes 25 and 26 for the output of cooling water.
Рабочая зона 11 контейнера, в котором размещены картриджи 16, изолирована от окружающей среды двойным контуром защиты. Первый контур сформирован обечайкой 5, фланцем 3 и кассетой 6, а второй - обечайкой корпуса 1, обечайкой 2, фланцем 3 и крышкой 8.The working area 11 of the container in which the cartridges 16 are located is isolated from the environment by a double protection circuit. The first circuit is formed by a shell 5, a flange 3 and a cassette 6, and the second one is formed by a shell of a housing 1, a shell 2, a flange 3 and a cover 8.
Размеры гранул 17 сорбента составляют от 0,45 до 0,5 мм. В качестве материала для изготовления сорбента используют интерметаллическое соединение, образующее с газом стабильное твердое соединение при температурах от 20 до 150°С и разлагающегося с выделением газа при температурах от 200 до 550°С. Примером такого соединения является сплав, содержащий цирконий (Zr) и кобальт (Со) при концентрации кобальта до 50 ат.%, в частности, сплав Zr-60,75 Mac.% и Со-39,25 мас.%.The size of the granules 17 of the sorbent is from 0.45 to 0.5 mm. An intermetallic compound is used as a material for the manufacture of the sorbent, forming a stable solid compound with gas at temperatures from 20 to 150 ° C and decomposing with evolution of gas at temperatures from 200 to 550 ° C. An example of such a compound is an alloy containing zirconium (Zr) and cobalt (Co) at a cobalt concentration of up to 50 atomic percent, in particular, an alloy of Zr-60.75 Mac.% And Co-39.25 mass%.
Конструкция контейнера предусматривает независимый демонтаж и замену вышедшего из строя нагревателя. Для контроля температуры в различных зонах контейнера предусмотрены термопары.The container design provides for independent dismantling and replacement of a failed heater. Thermocouples are provided to control temperature in different areas of the container.
Контейнер работает следующим образом. Рабочая зона 11 и охранная зона 9 вакуумируются с помощью патрубков 28 и 27, подключенных к вакуумному насосу. Сорбируемый газ, например, водород и его изотопы, поступают в рабочую камеру 11 через патрубок 28. Водород, проходя через сетку 18, проницаемый чехол 16 картриджа поглощается гранулами 17 сорбента, изготовленного из образующего гидрид материала. При этом образуется твердое соединение - гидрид, стабильное при температурах от 20 до 150°С. По завершении сорбции газа, например, водорода или его изотопов, газообразные примеси (если они имелись в исходном газе) удаляются через выходной патрубок 13.The container works as follows. The working area 11 and the security zone 9 are evacuated with the help of nozzles 28 and 27 connected to a vacuum pump. Sorbed gas, for example, hydrogen and its isotopes, enters the working chamber 11 through the nozzle 28. Hydrogen passing through the grid 18, the permeable cover 16 of the cartridge is absorbed by the granules 17 of the sorbent made of a hydride-forming material. This forms a solid compound - hydride, stable at temperatures from 20 to 150 ° C. Upon completion of the sorption of gas, for example, hydrogen or its isotopes, gaseous impurities (if they were in the source gas) are removed through the outlet pipe 13.
Для десорбции ранее поглощенного газа производят нагрев картриджей 17, расположенных в пазах 15 кассеты 6, нагревателем 7, размещенным в полости кассеты 6. Передачу тепла от нагревателя 7 к картриджам 17 и гранулам 17 сорбента осуществляют через теплопроводный материал кассеты 6. При нагреве гранул 17 до температур от 200 до 550°С, образованный ранее при температуре 20°С гидрид разлагается с выделением водорода, который выводят из контейнера через патрубок 13.To desorb previously absorbed gas, the cartridges 17 located in the slots 15 of the cartridge 6 are heated by a heater 7 located in the cavity of the cartridge 6. Heat is transferred from the heater 7 to the cartridges 17 and the sorbent granules 17 through the heat-conducting material of the cartridge 6. When heating the granules 17 to temperatures from 200 to 550 ° C, the hydride formed earlier at a temperature of 20 ° C decomposes with the release of hydrogen, which is removed from the container through the pipe 13.
Экспериментально установлены оптимальные характеристики геометрических размеров пазов 15, картриджа 17 и гранул 17 сорбента, которые позволяют при выполнении торцевых зон кассеты 6 в виде радиаторов 19 обеспечить равномерное распределение температур при проведении процессов гидрирования и дегидрирования по длине кассеты 6, длине картриджей 16 с гранулами 17. Эти параметры указаны выше при описании сущности изобретения. Выравнивание температур в объеме рабочей зоне контейнера по длине кассеты с картриджами позволяет решить техническую задачу - существенно (примерно в 6 раз) повысить удельную емкость контейнера по поглощению и хранению водорода при сохранении характеристик стабильности и безопасности при длительной эксплуатации контейнера, т.е. при проведении многократных процессов сорбции и десорбции водорода.The optimum characteristics of the geometric dimensions of the grooves 15, the cartridge 17 and the sorbent granules 17 were experimentally established, which, when performing the end zones of the cartridge 6 in the form of radiators 19, ensure uniform temperature distribution during hydrogenation and dehydrogenation processes along the cartridge 6, the length of the cartridges 16 with granules 17. These parameters are indicated above in the description of the invention. The temperature equalization in the volume of the container’s working area along the length of the cartridge cartridge allows us to solve the technical problem - significantly (approximately 6 times) increase the specific capacity of the container for the absorption and storage of hydrogen while maintaining stability and safety characteristics during long-term operation of the container, when conducting multiple processes of sorption and desorption of hydrogen.
Таким образом, заявляемый контейнер для водорода и его изотопов позволяет существенно увеличить емкость по изотопам водорода без заметного увеличения геометрических размеров за счет оригинальной конструкции кассеты и размещения в ней картриджей с сорбентом. Кроме того, с помощью полезной модели обеспечена большая плотность засыпки по объему чехла картриджа, обеспечено более равномерное распределение температуры за счет использования кассеты с торцами в виде радиаторов и использования материала с хорошей теплопроводностью.Thus, the inventive container for hydrogen and its isotopes can significantly increase the capacity for hydrogen isotopes without a noticeable increase in geometric dimensions due to the original design of the cartridge and the placement of cartridges with sorbent in it. In addition, using the utility model, a higher density of filling was ensured over the volume of the cartridge case, a more uniform temperature distribution was ensured through the use of cassettes with ends in the form of radiators and the use of material with good thermal conductivity.
С учетом вышеизложенного контейнер может найти применение при очистке, хранении и подаче газа, преимущественно водорода и его изотопов. Полезная модель может быть использована в ядерной и термоядерной технике, в автомобильном транспорте, а также в ряде других областей науки и техники.In view of the foregoing, the container may find application in the purification, storage and supply of gas, mainly hydrogen and its isotopes. The utility model can be used in nuclear and thermonuclear technology, in automobile transport, as well as in a number of other areas of science and technology.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008114868/22U RU77093U1 (en) | 2008-04-15 | 2008-04-15 | CONTAINER FOR HYDROGEN AND ITS ISOTOPES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008114868/22U RU77093U1 (en) | 2008-04-15 | 2008-04-15 | CONTAINER FOR HYDROGEN AND ITS ISOTOPES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU77093U1 true RU77093U1 (en) | 2008-10-10 |
Family
ID=39928315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008114868/22U RU77093U1 (en) | 2008-04-15 | 2008-04-15 | CONTAINER FOR HYDROGEN AND ITS ISOTOPES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU77093U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2536501C2 (en) * | 2009-09-17 | 2014-12-27 | Макфай Энерджи | Reservoir for accumulation and hydrogen and/or heat withdrawal |
-
2008
- 2008-04-15 RU RU2008114868/22U patent/RU77093U1/en active IP Right Revival
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2536501C2 (en) * | 2009-09-17 | 2014-12-27 | Макфай Энерджи | Reservoir for accumulation and hydrogen and/or heat withdrawal |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4859427A (en) | Active metal bed | |
| KR20120104182A (en) | Tank for storing and withdrawing hydrogen and/or heat | |
| CN114593362B (en) | Solid alloy hydrogen storage rapid heat transfer structure and hydrogen storage system | |
| KR101547957B1 (en) | Non-contacting dust free type tritium storage vessel for nuclear fusion facilities | |
| EP1281034A1 (en) | A hydrogen cooled hydrogen storage unit having a high packing density of storage alloy and encapsulation | |
| RU77093U1 (en) | CONTAINER FOR HYDROGEN AND ITS ISOTOPES | |
| RU81568U1 (en) | HYDROGEN EXTERNAL SURFACE METAL HYDROGEN CARTRIDGE | |
| JP2016117620A (en) | Hydrogen production apparatus, and hydrogen generating vessel | |
| KR101867137B1 (en) | Hydrogen storage apparatus using a metal hydride of pillar | |
| RU2383955C2 (en) | Container for hydrogen and isotopes thereof | |
| CN112361210A (en) | Hydrogen storage system | |
| TW201620605A (en) | Leak hydrogen absorbing device, hydrogen energy utilization system and leak hydrogen absorbing method | |
| RU2221290C2 (en) | Container for hydrogen and its isotopes and cartridge for its charging | |
| JP6180894B2 (en) | Hydrogen storage device | |
| KR101907344B1 (en) | Hydrogen storage apparatus using a metal hydride of pillar | |
| WO2023145282A1 (en) | Heat utilization system and heat generating device | |
| RU24590U1 (en) | CONTAINER FOR HYDROGEN AND ITS ISOTOPES | |
| RU164881U1 (en) | METAL HYDROGEN STORAGE AND HYDROGEN PURIFICATION REACTOR | |
| KR101624727B1 (en) | Non-maintenance type tritium storage vessel for nuclear fusion facility | |
| RU75708U1 (en) | DEVICE FOR STORAGE AND DELIVERY OF GAS FUEL | |
| JPS591952B2 (en) | Structure of heat exchanger using metal hydride | |
| KR101279151B1 (en) | Vertical cylindrical type hydrogen isotope storage vessels with a heat transfer acceleration mechanism | |
| JP2000249425A (en) | Reaction vessel of alloy for hydrogen storage | |
| CN114352924B (en) | Diffusion type hydrogen storage bottle | |
| CN214222739U (en) | Hydrogen storage system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110416 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20131020 |