TR2021006317T - Sudan hi̇drojen gazi çikarma ve yüksek enerji̇ veri̇mli̇li̇ği̇ i̇le hi̇drojen gazi tasarrufu yöntemi̇ni̇n keşfedi̇lmesi̇ - Google Patents

Abstract

Hidrojen gazını sudan çıkarma ve yüksek enerjili hidrojen gazından tasarruf etme yönteminin keşfi, asit-kurşun pillerin, ve şarj sırasında hidrojeni sudan ayıran elektrolit değişimleri, ve sonra bu amaçla tüketilen elektriğin kullandığı bir sistemdir. Pil tampon şarj modu, kimyasal reaksiyonlarla bataryada saklanmaktadır. Ayrıca, tersine çevrilebilir reaksiyonlarla, hidrojen gazından biraz daha fazlası, pil yuvalarından normal miktarda gaza salınmaktadır. Bu yöntemle birlikte, uygulamaya yönelik adımlar endüstri için gaz halindeki hidrojen tavsiye edilirken numuneyi sonlandırmak içindir.

Description

TARIFNAME SUDAN HIDROJEN GAZI ÇIKARMA VE YÜKSEK ENERJI VERIMLILIGI ILE HIDROJEN GAZI TASARRUFU YÖNTEMININ KESFEDILMESI Teknik Alan Kimya-Elektronik-Enerji Önceki Teknik numarasi ile Iran'da buhar, fosil yakit ve elektrik ihtiyacini ortaya çikardigi dönemde, hidrojen gazini sudan en az güç tüketimi ile ayirmak için bir yöntem aramislardir. Hücre örnekleri üretmislerdir ve deney ve inceleineler yapmislardir ve sistemin prototipinin son asamasini yapmislardir.

Teknik Problem Üretimden tüketen ve suyun elektrolizini tüketen sistemlerde hidrojen gazi kullanma yöntemi, bunun yani sira su atomlarini parçalamak için yüksek enerji tüketimi ile hidrojenin endüstriyel kullanimi için bazi bölgelerde suyun elektrolizi.

Genellikle, sistemin temizligi, reaksiyona girmek için kullanilan elektron miktarindan daha az elde edilebilmektedir. Bu, enerji ve maliyet bakimindan hidroj eni pahali hale getirmektedir.

Mevcut Sorunun Çözümü ve Bulusun Ayrintili Açiklamasi Teknik problemin belirttigi üzere, hidrojen, suyu izole etmek için yüksek seviyede elektrik ihtiyaci olan bir gazdir, ve metan gazi reformasyon sürecinde bu gaz da yüksek maliyetlidir. Hidrojen çok degerli bir gazdir çünkü çok yüksek bir enerji içerigine ve yüksek bir elektrona sahiptir ve diger yandan yakildiktan sonra çevre için herhangi bir zarar olusturmaz. Ayrica, endüstride ve kimyasalda özel kullanimlari vardir. Bu problemi çözmek için, bu planin diger kismi, hidrojeni korunmus sudan ayirmak için kullanilan bir elektrik oldugu düsünülmüstür. Sonuç olarak, elektrigi depolamak ve çok az elektron almak için hidrojen gazini sudan ayirmak için hücreler tasarlamayi düsünmüslerdir. Birkaç yigin üzerinde tasarlayip çalistirarak sonuca varmislardir. Asit-kursunlu piller kursun ve kursun oksit elektrotlu hazir tozlardir. Asit-kursun pillerin sarj edilmesinin son asamalarinda, su-elektroliz reaksiyonunun sarj suyu asamasi sarj edilmektedir. Bu reaksiyonda sarj cihazi açik devre oldugundan dolayi, Sarj voltaji, pilin nominal voltajindan daha yüksek oldugundan elektrolize neden olmaktadir. Sarj da ayrica sarj edilmektedir.

Daha sonra mucitler, elektrolitin, suyun elektrolizine ilaveten, ikincil reaksiyonda, hidrojen gazinin sudan tersine çevrilebilir reaksiyonlarla ayrilmis oldugunu düsünmüslerdir. Elektrolitler olarak farkli tuzlar üzerinde testler yapilarak, asitler ve bazlar da mevcut yöntemde kullanilmaktadir ve bunu yapmak için elektrolit Potasyum hidroksit kullanilmistir. Hidroksit potasyum veya potasyum oksit, elektron iyonlari asitteki iyon miktari kadar yüksek olan alkali bir elektrolittir. Bu elektrolit, hidrojen gazi doldurma sürecinde kursun asitli pillere dökülerek, su elektrolizine ek olarak suda yüzen bir durumda tersine çevrilebilir bir reaksiyon meydana gelmektedir, yani, su ile potasyum reaksiyonu olup, bu da hidrojen gazi üretimi ve bataryadaki elektrik akimi ile sonuçlanmaktadir. Sarj etme ve bosaltma reaksiyonlari: Sarj bosalmasinda: Anotta: 2pb02+2k+îpbo+k20+e+ Pbo+koh:k2pb02+h2o Katotta: pb+oh--:pboh2+2e- Sarj etmede: Katotta: pboh2+2k+=2koh+pb+e+ Anotta: oh+2k*+k2pb02îpb02+2k++2koh+2e-- 2k++2h20:2koh+h2 Reaksiyonlarda gördügümüz gibi, potasyumun su ile reaksiyonunda, bir potasyum hidroksit molekülü ve hidrojen gazinin bir hidrojen atomu aslinda yüklüdür.

Iyonlarin kendilerinin elektrona sahip oldugunu ve su moleküllerinden hidrojen iyonlari arasindaki elektron degisimiyle ayrildigini bilmekteyiz. Gaz üreten bir pilin elektrolitini degistirirken, plakalarin potasyum hidroksitten zarar görmemesi için asidin bir kisminin pilde tutulmasina dikkat edilmesi önemlidir. Bu nokta mucitler tarafindan test edilmistir ve iyi bir sonuç elde edilmistir. Pil sarj islemini gerçeklestirmek için, gaz için iki veya daha fazla pil gerekmektedir. Prototip iki pil kullanmaktadir. Akimi veya sarji yapmak için sarj devresi gibi bir orbital devreye ihtiyacimiz var, böylece piller arasinda voltaj arttirici devreler kullanabilmekteyiz. Her pil bir voltaj arttirma devresine baglanmaktadir ve bunun çikisi baska bir pile baglanmaktadir (Sekil 2). Burada ayni akisi yaparsak, kaynak olarak bir batarya ve akim tüketicisi olarak bir batarya kullanacagiz ve batarya tamamen bosalmis olacaktir. Böylece, bir süre bataryayi sarj etmek için röle kullanmamiz gerekmektedir ve bunun bir fotografi. Faaliyet baska bir zamanda ikinci röle tarafindan yapilmaktadir. Sarj yeniden sarj edildikten sonra desarj modunda ilk olarak diger bataryaya sarj edilen batarya ve ikinci pil desarj modu için sarj edilmektedir (Sekil 3), Röle ve amplifikatörlerin yüksek empendansli olmasi gerektigi, sistemde bir problem olmadigi ve daha az isi kaybi oldugu açiklanmalidir. Her biri belirli bir zamanda baglantisi kesilen rölelerin bir A zamanlayicidan baglantisini kesmek ve röle vermek için kullanilmaktadir. Bu zamanlayici röleye baglanmaktadir ve baglantisi kesilmektedir ve uygulandigi belirli bir zamanda röle yapmaktadir. 18V güç kaynagi devresi için kullanilabilen en iyi voltajin sarj cihazi açik devre seklinde oldugunun açiklanmasi gerekmektedir. Bu sistem ve Ga pompalama sistemini dengelemek için zamanlayici akisi ve bir pilden röle geçisi için, ayrica kayip yapan ve düsük voltajli çarpan devrelerini de telafi edecegiz ve yüksek amperli pilin elektrolitleri degistirmesi gerekmeyebilmektedir (sekil 3 numara 17), (sekil 4 numara 17).

Böylelikle, bu gaz akisli pompa sistemi tarafindan sudan hidrojen gazi çikarmak için gereken elektrik akiminin tüketimi, zamanlama devrelerinde ihmal edilebilir bir artis olmaktadir. Böylelikle, piller arasindaki akim akisini sürekli olarak hesaba katarak, en az 7 amper hesaplayarak ve bu hacim ile elektrolize edilen 102 watt'a esit volt hesaplayarak, ve ayni 102 watt miktarinin stokiyometrik hesaplamasi, elektrolizde 200 watt elektrige esit olan tersinir reaksiyona göre gerçeklestirilmektedir. Burada, sistemin ayni olan giris enerjisini hesaplamak için, pil tarafindan düsüsü telafi etmek için kullanilan akim maksimum 12 volta esittir ve pompalama için 1 amper, zamanlayici sistemi ve röleler için 12 volt ve 2 amper, toplamda 12 ve bir bit ve 3,5 ampere esit devrelerin kaybi için 12 volt ve 0,5 amper, bu maksimum 42 watt olarak kabul edilmektedir, 200 watt düsmüs bir pilden 42 watt tüketerek hidrojen gazi çikarabilmekteyiz. Açiklanmasi gerekmektedir. Pil sayisini arttirmanin yani sira gaz miktarini arttirmak için gaz istenilen seviyeye yükseltilebilmektedir. Pilin sarj edilmesi için, tüketim yerinde hidrojenin kullanildigi yerden bir günes paneli veya termoelektrik kullanilarak telafi edilebilmektedir, bu toplam kayip telafisi enerji size maliyet getirmemektedir.

Saatte bir metreküp hidrojen çikarmak için 4000 watt elektrik ihtiyaci göz önünde bulunduruldugunda, sistem 20 saatte bir metreküp hidrojen gazi çikarrnaktadir ve enerji tüketimi 24 saat içindedir, bu elektrik damlalari ile aynidir. Ekonomik nedenlerden dolayi, 24 saat içinde elektrik kaybinin maliyeti 1000 watt'a kadar olmaktadir ve geri dönüs enerjisi 4000 watt'tir. Verimlilik açisindan enerji verimliligi 24 saatte 4 kat olmaktadir. Söyle ki, bir pil sehrin elektrik enerjisi veya pil yerine bir sayaçla telafi edilse dahi, maliyeti 1 birim ve aldigimiz bilgilerin maliyeti 4 birimdir. Finansal maliyet bakimindan, 1 kilovat, 1000 Iran para birimine esittir, ve otuz birimlik getiri bakimindan, 1 ila 2 milyon metreküp hidrojen gazi dolar cinsinden ekonomik olmaktadir. Öncelikle bu sistem tüketici için çok iyidir. Sistemin diger kisminda, gaz toplama donanimi, bir pompa, pil yuvalarinda kapali olan bir toplama haznesi, bir toplama tanki ve geri dönüsler içerrnektedir. Pil, pil bölmelerinden ve tankin içine pompalanmaktadir. Geri dönüs tankinin girisi ve çikisi hortum arasinda bulunmaktadir. Bu hidrojen yakit sisteminin baslica kullanim sekli, kullanim yerinde ve yerinde kullanim ve sudan ayrilmasini korumaktir.

Bulusun Faydalari: Mevcut bulus ekonomi ve enerji açisindan tüm hidrojen çikarma projeleri ile karsilastirildiginda ekonomiktir ve enerji tasarrufu saglamaktadir, böylece genel olarak giris ve çikis enerjisi yüksek bir karlilik oranina sahip olmaktadir.

Hidroj eni yenilenebilir enerji kaynaklarindan ayirmak için dahi hidrojen kullanilsa bile, giris ve çikis enerjisini bu sistemle karsilastirabilirsiniz ve ekonomik ve elektronik olarak hidrojen veya elektron geri dönüsümünden geri kazanim saglanmaktadir. Bu sistem her yerde kullanilabilmektedir ve çok düsük veya çok yüksek sicakliklarda çalismaktadir.

Sekillerin Açiklamasi: Sekil 1, pil ve gaz toplama noktasini göstermektedir ve asagidakileri içeren üç parçayi göstermektedir: No. 1: Potasyum Hidroksit Elektrolit Içeren Asidik Kursun Pil No. 2: Pil yuvalarinda kapali muhafaza No. 3: Hidrojen gazini tasimak için hazneden çikis hortumu Sekil 2 - Harita 2, piller arasindaki voltaji arttiran voltaj devrelerinin performansini göstermektedir, bu devreler sunlari içemiektedir: No. 1: Birinci pil No. 10: Ikinci pil No. 9: Birinci voltaj artirma devresinin giris kablolari No. 4: Birinci voltaj artirma devresi No. 5: Birinci voltaj artirma devresinin çikis kablolari No. 6: Ikinci voltaj artirma devresinin çikis kablolari No. 7: Ikinci voltaj artirma devresinin giris kablolari No. 8: Ikinci voltaj artirma devresi Sekil 3 - Harita 3'te, röle yerlesimi ve zamanlayici, sistemde görüntülenmektedir No. 11: Ikinci voltaj artirma rölesi No. 12: Röle ile pil baglantisi No. 13: Zamanlayioi No. 14: Birinci voltaj yükseltme rölesi No. 15: Rölelerin baglantisini kesmek için Çikis Zamanlayicisi No. 16: Röle ile pil baglantisi No. 17: Azalan Pil Sekil 4, pillerin 4 numarali haritasi üzerindeki gaz çikarma sistemini göstermektedir. Bu sistemin daha iyi anlasilmasi için bu haritada elektrik sistemi gösterilmemistir.

No. 1: Birinci pil Ikinci pil 3: Birinci pil çikisinin hortumu 3: Ikinci Pil Çikis Hortumu Emme ve üfleme pompasi Genlesme tanki veya gaz toplama Gaz Çikisi Tanktan sonra geri dönüs Tanktan önce geri dönüs Hidrojen gazini pompadan rezervuara aktarmak için hortum Azalan Pil Pile pompayi sarj etmek için baglayan pil konektörü Uygulama yöntemleri: Bulus, sudan hidrojeni çikarmak için kullanilan yönteme dayanmaktadir ve daha düsük fiyatlarla hidrojeni satabilmektedir, tüketim yerine üretimden elde edilen hidrojeni kullanabilmektedir ve ayrica evlerde sehir gazi, otomobil jeneratörleri gibi diger enerji tüketen sistemlerde kullanabilmektedir. Piller arasindaki devrelerin nasil degistirilebilecegi veya gaz üretimini artiran elektrik sarji için diger elektrik yöntemlerinin nasil kullanilabilecegi açiklanmalidir. En iyi yani bu sistemin arabalarda kullanilmasidir, dinamo devrelerden tamamen sorumludur ve sürekli olarak hidrojen gazi pilinden çikarilmaktadir ve yakit arabaya temin edilmektedir. Tasarimin herhangi bir bölümünde sorun varsa ayni parça tamir edilebilmektedir veya yenisiyle degistirilebilmektedir.

Claims (10)

ISTEMLER

1- Hidrojen gazini sudan çikarmak ve yüksek enerjili hidrojen gazi tasarrufu için sistem olup, özelligi; iki veya daha fazla kursun asit bataryaya, gerekli elektrolit, yani konsantre potasyum hidroksit, asit bataryalarin akisi için bir elektrik sistemi, bir açilan pil ve bir gaz çikarma sistemine sahip olmasidir.

2- Istem l“e göre sistem olup, özelligi; sarj akiminin istenen gaza dahil olmasi için 5 amperden fazla olmasi amaciyla en az 45 amper olmasi gereken en az iki kursun asit pil gerektirmesi, pillerin yuvalarindan hidrojen gazinin toplanmasi, elektrolitin tanka getirilmesi ve gazin rezervuara aktarilmasi, pillerin elektrolitinin degistirilmesi ve hidrojen gazi beslemesi ile eszamanli olarak kimyasal reaksiyonlarla üretilmesidir.

3- Istem 1”e göre elektrik sistemi olup, özelligi; istenen kimyasal reaksiyonlarla reaksiyona girmek için sülfürik asit yerine potasyum hidroksit gerektirmesidir, elektrolit konsantrasyonunun tam olarak asit konsantrasyonu olabilmesidir ve h20'ya eklenebilmesidir ve sarj ve desarj yüzüne genel reaksiyon asagidaki

4- Istem l”e göre elektrik sistemi olup, özelligi; uygulamada pilin piller arasinda sarj edilmesi isleminin hidrojen gazi sarjini çikarmak için pilleri sarj etme fonksiyonuna sahip olmasi, sistemin, piller arasina yerlestirilmesi ve her pilin görevli olan voltaj arttirma devresine katkida bulunmasi, bu çalisma devresi diger pilin kaynagi olan bir pilin sarj cihazina benzer olmasi, devrelerin çikisinda, uygulanan gerilim ve potansiyometrelerden maksimum akisin ayarlanabilmesidir.

5- Istem 4°e göre röle olup, özelligi; rölenin zamanlayici ile zamanlayiciya baglanan amplitikatör devrelerinin çikisinda kullanilmasidir, zamanlayicinin, röleyi birkaç dakika ve pilden pile giden elektrik akimini etkinlestirmek için kullanilmasi, ikincisinin kurulmasi ve baska bir zamanda bu rölenin akiminin kesilmesi ve baska bir rölenin baglanmasi ve ikinci bataryadan gelen akimin birinci bataryaya baglanmasidir.

6- Istem 5”e göre zamanlayici olup, özelligi; rölelerin baglantisini kesme islevine sahip sarj dengelemeli aküye bagli bir zamanlayici olmasi, bu sürenin, pillerden en fazla gazi almak için zamanlayici tarafindan ayarlanabilmesidir (Sekil 3-

7- Istem l°e göre bir sistem olup, özelligi; sistemin, devreleri ayirmak ve baglamak için pili kullanan, diger pillerin güçlendirme devrelerindeki elektrik akimini azaltmasina yardimci olan, pompanin rezervuardaki gazi pompalamasi için elektrik akimi kuran bir azalan pile sahip olmasidir (Sekil 4-numara 17) (Sekil 3-numara 17).

8- Istem l”e göre sistem olup, özelligi; sistemin, pil yuvalarini kontrol etmek amaciyla açip kapama kabiliyetine sahip, konteyner pil yuvasi üzerine kapatilmis ve gaz pompayi hazneye koyana kadar içi bos kutu üzerinde kapanan bir gaz çikarma ünitesine sahip olmasidir (Sekil 1- Numara 2).

9- istem 8'e göre gaz çikarma sistemi olup, özelligi; gaz çikarma sisteminin, rezervuara ve pompaya gaz veya kivilcim sizmasini önlemek için tanktan önce ve sonra flas-tahrikinin yapilmasidir.

10- Istem S'e göre gaz çikarma sistemi olup, özelligi; gaz çikarma sisteminin, hidrojen gazi sizintisini ve patlamasini önlemek için güçlü, temelli ve dayanikli baglantilara sahip olmasidir.