СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА ЗА СЧЕТ ГИДРОЛИЗА ТВЕРДОГО РЕАГЕНТА-АЛЮМИНИЯ В РЕАКЦИОННОМ СОСУДЕ
METHOD OF PRODUCING HYDROGEN BY HYDROLYSIS OF SOLID REAGENT - ALUMINIUM IN REACTION VESSEL

Изобретение относится к способам получения водорода за счет гидролиза твердого реагента - алюминия в реакционном сосуде и может быть использовано для получения водорода в сфере автономной энергетики, преимущественно в энергоустановках с электрохимическими генераторами, как в стационарных установках, на транспорте, так и при ремонтах электрогенераторов с водородным охлаждением, а также в химической промышленности.
Известен способ получения водорода путем гидролиза алюминия, который осуществляется при подаче паров воды в виде насыщенного или перегретого пара при температуре 200-300°C в количестве, близком стехиометрическому (Патент РФ RU 2260880, опубликован 04.01.2007 г.), применяемый в автономных энергетических установках с циклом функционирования от нескольких часов до нескольких тысяч часов, преимущественно для подводных лодок, подводных аппаратов, судов, железнодорожного и автомобильного транспорта, бытовых источников энергии периодического действия, а также периодически действующих стационарных энергетических установках, используемых на особо ответственных объектах, не допускающих перерыва электропитания.
Недостатками данного способа являются необходимость энергетических затрат для производства пара с температурой 250-300°C в парогенераторе и применение сменяемых или несменяемых контейнеров, что приводит к усложнению системы получения водорода.
Известен также наиболее близкий к предлагаемому изобретению способ получения водорода за счет гидролиза твердого реагента - алюминия в реакционном сосуде, включающий подачу водного раствора едкого натра в реакционный сосуд (патент РФ RU 2232710, опубл. 04.01.2007 г.), выбираемый в качестве прототипа.
В известном способе получение водорода происходит в реакторах периодического действия т.е. периодически, что приводит к ухудшению качества регулирования получения водорода, необходимости перезаправки системы, и, в конечном счете, к усложнению эксплуатации и удорожанию производства водорода.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении экономичности производства водорода и в улучшении качества гидролиза и регулирования процесса получения водорода.
Технический эффект, заключающийся в повышении эффективности, достигается тем, что в известном способе получения водорода путем гидролиза алюминия в водном растворе едкого натра, согласно изобретению, процесс получения водорода производят непрерывно путем подачи алюминия в виде водной суспензии, при этом водную суспензию алюминия перед подачей в реакционный сосуд гелируют. Кроме того, в качестве гелирующей (загущающей) добавки используют, например, модифицированную полиакриловую кислоту или агар-агар.
На фиг. 1 представлен пример устройства, реализующего предлагаемый способ. На фиг. 2 представлена зависимость выхода водорода от концентрации щелочи.
Устройство содержит реактор 1, магистраль подачи водного раствора едкого натра 4, магистраль подачи гелированной водной суспензии алюминия 2, магистраль выдачи водорода 3, магистраль вывода продуктов гидролиза 5.
Регулирование выхода водорода основано на том, что:
а) используется реактор непрерывного действия, когда процесс получения водорода можно регулировать по расходам в магистралях подачи водной суспензии алюминия и водного раствора едкого натра, что позволяет улучшить качество регулирования и снизить затраты на эксплуатацию;
б) гелирование водной суспензии алюминия позволяет улучшить качество процесса гидролиза за счет более равномерного распределения частиц алюминия в реакционном объеме.
Предлагаемый способ получения водорода апробирован в лабораторных условиях.
На фиг. 2 представлена зависимость выхода водорода от концентрации щелочи для алюминиевого порошка ПАП-1, полученная при лабораторных исследованиях водородного генератора.
На основе проведенных исследований разрабатывается проект применения водородного вихревого реактора непрерывного действия для создания автономной энергетической установки аварийного энергообеспечения ретранслятора сотовой связи.