RU90796U1 - Генератор водорода высокого давления - Google Patents
Генератор водорода высокого давления Download PDFInfo
- Publication number
- RU90796U1 RU90796U1 RU2009140345/22U RU2009140345U RU90796U1 RU 90796 U1 RU90796 U1 RU 90796U1 RU 2009140345/22 U RU2009140345/22 U RU 2009140345/22U RU 2009140345 U RU2009140345 U RU 2009140345U RU 90796 U1 RU90796 U1 RU 90796U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- pressure
- liquid
- control system
- heat exchangers
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
1. Генератор водорода высокого давления (ГВВД), содержащий электролизный модуль высокого давления (ЭМВД) с твердым полимерным электролитом, размещенный в разгрузочном корпусе с противодавлением производимого в ГВВД газа, систему терморегулирования, систему баростабилизации, систему подпитки, источник электропитания и систему контроля и управления, отличающийся тем, что он дополнительно содержит катодный и анодный циркуляционные контуры, каждый из которых включает циркуляционный насос, газожидкостный сепаратор и ионообменный фильтр, и систему перекачки католитной воды, соединенную с анодным контуром посредством управляемого вентиля. ! 2. ГВВД по п.1, отличающийся тем, что разгрузочный корпус заполнен диэлектрической несжимаемой жидкостью, например полиметилсилоксановой жидкостью ПМС-10, отделенной от производимого в ГВВД газа эластичной мембраной. ! 3. ГВВД по п.1, отличающийся тем, что система терморегулирования включает нагреватели, теплообменники-рекуператоры, газожидкостные и парогазовые теплообменники. ! 4. ГВВД по п.1, отличающийся тем, что система подпитки включает емкость-хранилище питающей воды, ионообменный фильтр, шлюзовую камеру и систему клапанов и трубопроводов, соединяющих шлюзовую камеру и анодный контур.
Description
Полезная модель относится к области электротехники в частности к генераторам водорода высокого давления (ГВВД) на основе электролизного модуля высокого давления (ЭМВД) с твердым полимерным электролитом.
Известен ГВВД, содержащий ЭМВД со щелочным электролитом и мембраной на основе асбеста (ЕР №0995818 A1, C25B 9/00, 2000 г.).
Недостатком указанного ГВВД является низкая надежность из-за использования уплотнительных прокладок и применение в качестве разделительной мембраны экологически опасного асбеста.
Из известных ГВВД наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является ГВВД, содержащий электролизный модуль высокого давления (ЭМВД) с твердым полимернымм электролитом, размещенный в разгрузочном корпусе с противодавлением производимого в ГВВД газа, систему терморегулирования, систему баростабилизации, систему подпитки, источник электропитания и систему контроля и управления, содержащий ЭМВД с твердым полимерным электролитом (И.Н.Глухих и др. Установки с электролизерами воды высокого давления, «Альтернативная энергетика и экология» №11(55), 2007, с.73-79).
Недостатком известного ГВВД является недостаточная надежность, связанная с использованием противодавления производимого газа, а также повышенные габариты, из-за подачи воды при высоком давлении.
Техническим результатом заявленной полезной модели является уменьшение габаритов и повышение надежности ГВВД.
Указанный технический результат достигается тем, что ГВВД содержит электролизный модуль высокого давления (ЭМВД) с твердым полимерным электролитом, размещенный в разгрузочном корпусе с противодавлением производимого в ГВВД газа, систему терморегулирования, систему баростабилизации, систему подпитки, источник электропитания и систему контроля и управления, при этом он дополнительно содержит катодный и анодный циркуляционные контуры, каждый из которых включает циркуляционный насос, газожидкостной сепаратор и ионообменный фильтр, и систему перекачки католитной воды, соединенную с анодным контуром посредством управляемого вентиля.
Анодный и катодный контуры предназначены для сепарации и отвода производимых в ГВВД водорода и кислорода, а также очистки отделенной в сепараторах воды в ионообменных фильтрах и возврате ее в зону реакции в ЭМВД.
Целесообразно, чтобы разгрузочный корпус был заполнен диэлектрической несжимаемой жидкостью, например, полиметилсилоксановой жидкостью ПМС-10, отделенной от производимого в ГВВД газа эластичной мембраной.
Заполнение корпуса диэлектрической жидкостью повышает надежность, за счет снижения вероятности образования внутри корпуса гремучей смеси и исключения взрыва.
Целесообразно, чтобы система терморегулирования включала нагреватели, теплообменники-рекуператоры, газо-жидкостные и паро-газовые теплообменники.
Система термостатирования обеспечивает оптимальный режим работы ЭМВД повышает КПД ГВВД, снижает температуру производимых газов, обеспечивает разогрев ЭМВД до нужной температуры за счет наличия нагревателей.
Целесообразно, чтобы система подпитки включала емкость-хранилище питающей воды, ионообменный фильтр, шлюзовую камеру и систему клапанов и трубопроводов, соединяющих шлюзовую камеру и анодный контур.
Система подпитки обеспечивает автоматическую подачу питающей воды, находящейся под атмосферным давлением, в анодный контур, находящийся при высоком давлении. Это обеспечивается за счет наличия шлюзовой камеры, системы автоматических управляемых вентилей и соединительных трубопроводов.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
На фигуре приведена функциональная схема ГВВД.
ГВВД включает:
1 - бак питательный деионизованной воды,
2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 - вентили
9 - гидроаккумулятор
10, 11, 12, 13 - датчики давления
14 - датчик давления дифференциальный
15- нагреватели водяные
16 - насосы циркуляционные
17 - клапаны обратные
18 - клапаны предохранительные
19 - клапан редукционный
20, 21 - регуляторы перепада давления
22 - сепаратор кислородный
23 - сепаратор водородный
24 - теплообменники-рекуператоры
25 - теплообменники газо-водяные
26 - теплообменники паро-газовые
27 - преобразователи уровня
28, 29, 30 - фильтры водяные ионообменные
31 - камера шлюзовая
32 - электролизный модуль высокого давления (ЭМВД)
ГВВД функционирует следующим образом. В исходном состоянии установка находится при атмосферном давлении. Установка обесточена. В сепараторы 22 и 23 залита вода, причем, в сепараторе 22 вода залита до срабатывания уровнемера «max», а в сепараторе 23 - до уровня «min».
Включают циркуляционные насосы 16 и нагреватели 15, разогревают воду в контурах ГВВД до температуры запуска электролизного модуля (40÷60)°С. При достижении температуры запуска подают рабочий ток на электроды электролизного модуля. По показаниям датчиков давления следят за началом протекания процесса электролиза. Давление в контурах должно расти. С помощью теплообменников 25, 26 устанавливают необходимую температуру производимых газов. Далее установка работает в автоматическом режиме. По мере производства газов происходит рост давления в контурах ГВВД. При этом автоматически поддерживается необходимый перепад давления между контурами. Давление в катодном контуре поддерживается выше, чем в анодном, на 0,3…0,5МПа в целях обеспечения в дальнейшем возможности передавливания католитной воды из сепаратора 23 в сепаратор 22. В сепараторах происходит гравистатическое отделение газов от воды. Отсепарированная вода поступает вновь в соответствующий циркуляционный контур, а газы - на выдачу потребителю или сброс. При этом на электродах электролизного модуля происходит очистка продуцируемых газов от диффузионной примесной составляющей посредством каталитического «дожигания».
В связи с тем, что регулятор перепада давления анодного контура 20 находится в нормально открытом состоянии, а 21 - в нормально закрытом, в катодном контуре начинается рост давления водорода. При достижении заданного перепада давления, рабочее давление катодного контура закрывает регулятор 20, обеспечивая тем самым рост давления в анодном контуре. В случае, если превышение давления в катодном контуре выйдет за установленные пределы, по сигналу от датчика перепада давления 14 откроется вентиль 7, обеспечив сброс избытка давления в атмосферу.
Одновременно с ростом давления в контурах установки растет давление и разгрузочном корпусе электролизного модуля. При этом водород из катодного контура через эластичную мембрану гидроаккумулятора 9 воздействует на технологическую жидкость, которая залита в разгрузочный корпус.
В случае возникновения превышения давления в анодном контуре над давлением в катодном контуре, управляющее давление анодного контура закроет регулятор 21, обеспечив тем самым рост давления в катодном контуре до заданного уровня.
При достижении заданного рабочего давления на выходе из установки закрывается редуктор давления «после себя» 19, а по сигналу с датчика давления 13 производится автоматическое прекращение электролиза.
В случае возникновения аварийной ситуации, связанной с превышением давления в контурах установки выше допустимого уровня, по сигналу с датчиков давления 10 и 11 автоматически открываются предохранительные клапаны, соответственно, 18.
По мере проведения электролиза происходит убывание воды в сепараторе 22. При этом подпитка сепаратора 22 производится автоматически по следующей технологической схеме:
- по мере снижения уровня воды в сепараторе, по сигналу от уровнемера «max» происходит открытие вентилей 2 и 4. Давление в шлюзовой камере 31 сравнивается с атмосферным и вода из емкости-хранилища питающей воды 1, подвергаясь дополнительной очистке в ионообменном фильтре 30, поступает самотеком в шлюзовую камеру 31;
- при срабатывании уровнемера «max» вентили 2 и 4 закрываются;
- при срабатывании уровнемера «min» в сепараторе 22 производится автоматическое открытие вентилей 3 и 5, давление в шлюзовой камере 31 выравнивается с давлением в сепараторе 22 и вода из шлюзовой камеры 31 самотеком переливается в анодный контур;
- при срабатывании уровнемера «min» в шлюзовой камере 31 происходит закрытие вентилей 3 и 5.
При проведении процесса электролиза, катодный сепаратор постоянно подпитывается католитной водой заполняя сепаратор. При срабатывании уровнемера «max» сепаратора 23 происходит автоматическое открытие вентиля 8 и католитная вода до срабатывания уровнемера «min» сепаратора 23, под действием разницы давления в контурах, перетекает в анодный контур.
Приведенные выше описание схемы и принципа работы ГВВД подтверждают промышленную применимость заявленной полезной модели.
Claims (4)
1. Генератор водорода высокого давления (ГВВД), содержащий электролизный модуль высокого давления (ЭМВД) с твердым полимерным электролитом, размещенный в разгрузочном корпусе с противодавлением производимого в ГВВД газа, систему терморегулирования, систему баростабилизации, систему подпитки, источник электропитания и систему контроля и управления, отличающийся тем, что он дополнительно содержит катодный и анодный циркуляционные контуры, каждый из которых включает циркуляционный насос, газожидкостный сепаратор и ионообменный фильтр, и систему перекачки католитной воды, соединенную с анодным контуром посредством управляемого вентиля.
2. ГВВД по п.1, отличающийся тем, что разгрузочный корпус заполнен диэлектрической несжимаемой жидкостью, например полиметилсилоксановой жидкостью ПМС-10, отделенной от производимого в ГВВД газа эластичной мембраной.
3. ГВВД по п.1, отличающийся тем, что система терморегулирования включает нагреватели, теплообменники-рекуператоры, газожидкостные и парогазовые теплообменники.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009140345/22U RU90796U1 (ru) | 2009-11-03 | 2009-11-03 | Генератор водорода высокого давления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009140345/22U RU90796U1 (ru) | 2009-11-03 | 2009-11-03 | Генератор водорода высокого давления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU90796U1 true RU90796U1 (ru) | 2010-01-20 |
Family
ID=42121189
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009140345/22U RU90796U1 (ru) | 2009-11-03 | 2009-11-03 | Генератор водорода высокого давления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU90796U1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455394C1 (ru) * | 2011-03-16 | 2012-07-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Электролизная система заправки водородом, работающая при высоком давлении, и способ ее эксплуатации |
RU2508419C1 (ru) * | 2012-06-14 | 2014-02-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Установка для электролиза воды под давлением и способ ее эксплуатации |
RU2568034C1 (ru) * | 2014-04-09 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Способ электролиза воды под давлением в электролизной системе |
RU2596605C2 (ru) * | 2014-12-30 | 2016-09-10 | Буравков Алексей Вячеславович | Водородный генератор электрической энергии |
RU2660902C1 (ru) * | 2018-04-18 | 2018-07-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Электролизная установка высокого давления |
-
2009
- 2009-11-03 RU RU2009140345/22U patent/RU90796U1/ru active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455394C1 (ru) * | 2011-03-16 | 2012-07-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Электролизная система заправки водородом, работающая при высоком давлении, и способ ее эксплуатации |
RU2508419C1 (ru) * | 2012-06-14 | 2014-02-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Установка для электролиза воды под давлением и способ ее эксплуатации |
RU2568034C1 (ru) * | 2014-04-09 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Способ электролиза воды под давлением в электролизной системе |
RU2596605C2 (ru) * | 2014-12-30 | 2016-09-10 | Буравков Алексей Вячеславович | Водородный генератор электрической энергии |
RU2660902C1 (ru) * | 2018-04-18 | 2018-07-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Электролизная установка высокого давления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU90796U1 (ru) | Генератор водорода высокого давления | |
AU2015247080B2 (en) | Hydrogen gas generating system | |
US20080220297A1 (en) | Hydrogen Generator | |
US20050183948A1 (en) | Apparatus and method for reducing instances of pump de-priming | |
CN105862066B (zh) | 一种高压质子膜水电解装置及方法 | |
JP2002544397A (ja) | 水素燃料補給方法およびシステム | |
WO2022157394A2 (en) | Water electrolysis hydrogen production device and hydrogen production method | |
CN107338451B (zh) | 电解海水氢气回收与发电系统 | |
US20110266142A1 (en) | Unitized electrolyzer apparatus | |
US20110207007A1 (en) | System to produce hydrogen gas fuel | |
JP2013060625A (ja) | 水電解システム及びその運転停止方法 | |
EP2509145A1 (en) | Fuel cell system and method of controlling fuel cell system | |
JP2010280975A (ja) | 水電解システム及び水素利用システム | |
US20170342579A1 (en) | Pressure releasing method of high-pressure water electrolysis system and pressure releasing method in water electrolysis system | |
JP2006131942A (ja) | 水素供給システム及び水素供給方法 | |
JP5367673B2 (ja) | 高圧水電解システムの制御方法 | |
Marino et al. | Electrolytic hydrogen production from renewable source, storage and reconversion in fuel cells: The system of the “Mediterranea” University of Reggio Calabria | |
KR20090034652A (ko) | 수소 발생 장치 및 이를 구비한 연료 전지 발전 시스템 | |
JP2011006768A (ja) | 水電解装置 | |
CN1350600A (zh) | 水电解电池中的压力控制系统 | |
WO2018096713A1 (ja) | 再生型燃料電池システム及び水電解システム | |
JP7050851B2 (ja) | 水素・酸素発生装置および水素ガスの製造方法 | |
US20170335469A1 (en) | Starting method of high-pressure water electrolysis system and starting method of water electrolysis system | |
CN202707245U (zh) | 清除汽车发动机积碳专用的自动控制氢氧除碳机 | |
KR101449034B1 (ko) | 화학적 수소화물을 이용한 수소발생장치 |