SU904764A1 - Генератор водорода - Google Patents

Description

(54) ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА

1

Изобретение относитс  к конструкци м устройств дл  получени  газов и может быть использовано в химической промышленности дл  получени  водорода.

Известен генератор водорода, содержащий барабан шаровой мельницы, заполненный водой, в котором наход тс  стальные или чугунные шары дл  измельчени  металлов 1.

Недостатками известного устройства  вл ютс  большой расход металла по причине его объемного разрушени , низка  удельна  производительность, т. е. малый выход водорода с единицы веса израсходованного металла, низка  частота получаемого водорода , а также ограничение сырьевой базы за счет трудностей измельчени  пластичных металлов.

Известен также генератор водорода, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус с торцовыми крышками и выполненными в нем отверсти ми дл  подачи и слива воды и отвода газообразного водорода, вал, расположенный в корпусе по его оси, направл ющие, закрепленные в торцовых крышках, подвижные и неподвижные элементы из реакционного металла, подвижные из которых закреплены на валу между неподвижными, установленными с возможностью перемещени  вдоль оси корпуса на направл ющих 2.

Недостатками этого генератора  вл ютс  низка  производительность вследствие относительно небольщой площади контакта , поскольку брикеты разрушаютс  режущим инструментом, площадь контакта которого зависит от длины режущей кромки

,Q инструмента и наличи  только одной взаимодействующей поверхности (брикета), сложность конструкции, трудоемкость получени  металлического порошка с последующим его прессованием в брикеты, необходимость в системе их подачи, наличие сложных систем подачи раствора соли и регулировани  скорости резани  металлических брикетов, а также необходимость в значительном количестве солей.

Цель изобретени  - интенсификаци 

2Q процесса получени  водорода за счет увеличени  поверхности контактировани .

Цель достигаетс  тем, что подвижные и неподвижные элементы выполнены в виде дисков с расположенными на их поверхност х радиальными канавками.

Дополнительно генератор снабжен запрессованными в радиальные канавки стерж- н ми из .материала более твердого, чем материал дисков.

На фиг. 1 изображен генератор водорода , продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - кольцо, размещенное на направл ющих, общий вид; на фиг. 6 сечение Г-Г на фиг. 5.

Генератор водорода содержит горизонтальный цилиндрический корпус 1 с торцовыми крышками 2 и выполненными в нём отверсти ми 3-5 дл  подачи и слива воды и отвода газообразного водорода, вал 6, расположенный в корпусе по его оси, направл ющие 7, закрепленные в торцовых крышка.х 2, подвижные и неподвижные элементы 8 и 9 из реакционного металла, подвижные 8 из которых закреплены на валу 6 между неподвижными 9, установленными с возможностью перемещени  вдоль оси корпуса на направл ющих 7. Подвижные и неподвижные элементы 8 и 9 выполнены в виде дисков с расположенными на их поверхност х радиальными канавками 10. Дополнительно, генератор снабжен запрессованными в радиальные канавки 10 стержн ми И из материала более твердого, чем материал дисков 8 и 9.

Работа генератора водорода осуществл етс  следующим образом.

На многогранный вал 6 собираетс  пакет из чередующихс  подвижных и неподвижных элементов 8 и 9. Неподвижные элементы 9 вырезанными пазами 12 стыкуютс  с направл ющими 7. С одной стороны вал 6 имеет шлицевое соединение с валом 13 привода 14, с другой стороны на валу монтируетс  нагружающее устройство 15. Собранный таким образом пакет и нагружающее устройство 15 вставл ютс  в корпус 1 по шлицевому соединению. Устанавливаетс  расход воды через камеру 16 корпуса 1. Включаетс  привод 14 и увеличиваетс  сжимающее пакет усилие с помощью винтов 17. Дл  эффективной работы генератора сжимающее усилие должно быть максимальным , но не более критического, выще- оторого наступает схватывание трущихс  поверхностей , привод щее к резкому снижению эффективности. Снижение эффективности вызвано тем, что при схватывании резко увеличиваетс  (в 5-10 раз) коэффициент трени , следовательно повыщаетс  мощность привода, кроме того, разрушение поверхности трени  происходит не в тончайщем поверхностном слое, а наблюдаетс  глубинное вырывание металла. Такой вид износа уменьщает удельную производительность генератора, т. е. резко уменьшаетс  количество выделивщегос  водорода с единицы веса изношенного металла. В основе процесса генерировани  водорода лежит

реакци  взаимодействи  воды с активированным трением металлом

Me+H2O- MeOH-f Hi

При нормальных услови х и без трени  многие металлы с водой не взаимодействуют или эта реакци  идет медленно. При трении металлов практически все металлы взаимодействуют с водой, образу  водород и гидроокись металла (возможно образование окиси). Так, например, при трении магни  или алюмини  с помощью рентгенографического анализа продуктов износа и наработанной поверхности обнаружены интенсивные рефлексы, соответствующие межплосткостным рассто ни м фазы МеОН и слабые рефлексы чистого металла. Движущей силой реакции металла с водой  вл етс  активированна  трением ювенильна  по верхность металла.

Вс ка  поверхность обладает энергией, величина которой зависит от природы металла , его соответстви  (степени деформации ), наличи  окисных ил4 иных защитных пленок. При деформации металла величина поверхностной энергии возрастает, наличие пленок - экранирует выход энергии. Дл  реализации процесса трени  наличие третьего тела между контактируемыми поверхност ми - об зательное условие. Без третьего тела процесс трени  сопровождаетс  схватыванием трущихс  поверхностей. Роль третьего тела выполн ют смазки, слои окислов, ПАВ и другие защитные пленки. Скорость образовани  защитных пленок должна быть всегда больще скорости их разрушени . В зоне контакта под действием

нормальных и тангенциальных усилий эти пленки разрущаютс .

Обнаженный таким образом металл и деформированный обладает значительно больщей поверхностной энергией, которой

достаточно дл  разрыва молекул воды. Таким образом, кислород молекул воды окисл ет металл, водород - выдел етс  в свободном состо нии. Образование окисных пленок сопровождаетс  снижением уровн  поверхностной энергии, однако, попада  в

зону фактического контакта, они вновь разрущаютс , процесс повтор етс .

Повышение температуры воды за счет трени  металлов способствует заметному увеличению производительности. Важным

моментом при генерации водорода  вл етс  обеспечение процесса трени  без схватывани  металлов, чему способствует хороший контакт воды с трущимис  поверхност ми . Дл  этой цели в образцах выполн ютс  канавки 10 либо запрессовываютс  стержни 11. Наиболее эффективными  вл ютс  канавки, выполненные в виде спирали Архимеда . В предлагаемом генераторе водорода выполнены пр мые наклонные канавки 10,

которые также обеспечивают хороший доступ воды по. всей поверхности трени . В таком случае подвижный образец работает как насос, захватыва  в себ  воду и обеспечива  хороший контакт с металлом.

Предложенный генератор водорода позвол ет увеличить удельцую производительность , т. е. количество водорода с единицы веса изношенного металла за счет диспергированного разрушени  зашитных пленок на больших поверхност х металлов. Развива  поверхность трени  можно спроектировать и изготовить генератор водорода необходимой (практически любой) производительности , удешевить процесс за счет упрощени  конструкции, более экономного расходовани  материа. а, а также за счет возможности подбора условий трени  и металлов или их отходов, у которых защитна  пленка разрушаетс  с меньшими затратами энергии.

Claims (2)

1. Генератор водорода, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус с торцовыми крышками и выполненными в нем отверсти ми дл  подачи и слива воды и отвода газообразного водорода, вал, расположенный в корпусе по его оси, направл ющие , закрепленные в торцовых крышках, подвижные и неподвижные элементы из реакционного металла, подвижные из которых закреплены на валу между неподвижными , установленными с возможностью перемещени  вдоль оси корпуса на направл ющих , отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса получени  водорода за счет увеличени  поверхности контактировани , подвижные и неподвижные элементы выполнены в виде дисков с расположенными на их поверхност х радиальными канавками.

2. Генератор по п. 1, отличающийс  тем, что он снабжен запрессованными в радиальные канавки стержн ми из материала более твердого, чем материал дисков.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 264360, кл. С 01 В 1/14, 1967.

2.За вка ФРГ № 2521090, кл. С 01 В 1/07 1977. ч J Ф.1 i S

i у

8

г-г kx

Фиг.