ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА

Полезная модель относится к энергетическому оборудованию и может использоваться для получения водорода, как в стационарных установках, так и на транспорте.
Известен генератор водорода, работающий на реакции гидролиза с гранулами твердого реагента и содержащий реакционный сосуд с гранулами твердого реагента, магистралью выдачи водорода, магистралью подачи жидкого реагента и теплообменником для отвода тепла реакции, в составе генератора имеется загрузочный бункер с люком, герметичным при работе генератора, внутри загрузочного бункера находится пусковой нагреватель и магистраль теплоносителя, которая включена в контур теплообменника для отвода тепла реакции на его выходе. (Патент №2258669 RU, МПК С01В 3/08, B01J 7/00, опубликован 20.08.2005 авторы Глухих И.Н. (RU) и др. «Генератор водорода».)
Недостатком данного устройства является низкая надежность и точность.
Известен генератор водорода, работающий на экзотермической реакции гидролиза и содержащий реакционный сосуд с магистралью выдачи водорода и теплообменником для отвода тепла реакции, в состав генератора входят два накопителя водорода, снабженные датчиками давления, при этом каждый накопитель водорода пневматически связан через входной клапан с реакционным сосудом, а через выходной клапан - с магистралью выдачи водорода, причем накопители водорода выполнены в виде герметичных емкостей, частично заполненных водой и гидравлически соединенных друг с другом через теплообменник для отвода тепла реакции и регулятор расхода воды, который вместе с клапанами электрически соединен с блоком управления, к которому подключены также датчики давления, установленные в накопителях водорода. (Патент №2266157 RU, МПК С01В 3/08, B01J 7/00, опубликован 20.12.2005 Бюл. №35, автор Глухих И.Н. (RU) «Генератор водорода».)
Недостатком данного устройства является низкая надежность и точность.
Данное техническое решение было выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение точности и надежности генератора водорода, за счет процесса охлаждения реактора.
Технический результат достигается введением четырех емкостей (для слива отходов, для запаса готового сырья и с запасом сырья для производства), свечой, устройством для измерения температуры, трубчатым энергонагревателем и десятью клапанами, первая емкость, с установленным электромагнитным клапаном на выходе, соединяется с реакционным сосудом в районе жидкости, вторая емкость с установленным электромагнитным клапаном на входе, соединена днищем реакционного сосуда, третья и четвертая емкости с установленными электромагнитными клапанами на выходах из каждой емкости и одним общим клапаном на входе, соединены через электромагнитный клапан с выходом второго накопителя водорода и с реакционным сосудом, на магистрали выхода водорода из реакционного сосуда установлена свеча, с электромагнитным клапаном, которая соединена перемычкой с электромагнитным клапаном с магистралью водорода, на магистрали выхода водорода установлен электромагнитный клапан, на входах установлены в теплообменники-охладители электромагнитные клапаны, в днище реакционного сосуда установлены устройство для измерения температуры и трубчатый электронагреватель, причем устройство для измерения температуры, трубчатый электронагреватель и все электромагнитные клапаны соединены с блоком управления.
На Фиг 1. Предложена конструкция генератора водорода.
Генератор водорода состоит из: - реакционного сосуда - 1, магистрали выдачи водорода - 2, теплообменник для отвода тепла реакции - 3, накопители водорода - 4.1, 4.2 (накопители водорода 4.1 и 4.2 работают поочередно), входные клапаны накопителей водорода - 5.1, 5.2, выходные клапаны накопителей водорода - 6.1, 6.2, датчики давления - 7.1, 7.2, теплообменники-накопители - 8.1, 8.2, регулятор расхода воды - 9, блок управления - 10, устройство для измерения температуры - 11, емкость для слива отходов - 12, трубчатый электронагреватель - 13, емкости для запаса готового сырья - 14, свеча - 15, емкость с запасом сырья для производства - 16, клапаны - 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26.
Генератор водорода работает следующим образом.
Реакционный сосуд - 1, в котором идет экзотермическая реакция гидролиза, через входные клапаны - 5.1, 5.2 пневматически сообщается с двумя накопителями водорода - 4.1, 4.2, выполненными в виде емкостей, частично заполненных водой, через электромагнитный клапан 17 с емкостью с запасом производственного сырья, в днище реакционного сосуда - 1 введены устройство для измерения температуры - 11 и трубчатый электронагреватель - 13, с днищем реакционного сосуда - 1 через электромагнитный клапан - 24 соединена емкость для слива отходов - 12. Накопители водорода - 4.1, 4.2 снабжены датчиками давления - 7.1, 7.2 и теплообменниками охладителями - 8 для охлаждения воды. На входах в теплообменники-охладители - 8 установлены электромагнитные клапаны - 25, 26.
Накопители водорода - 4.1, 4.2 через выходные клапаны - 6.1, 6.2 пневматически соединены с магистралью выдачи водорода - 2. Кроме того, эти накопители через теплообменник для отвода тепла реакции - 3 и регулятор расхода воды - 9 гидравлически соединены друг с другом. Введены две емкости с установленными двумя электромагнитными клапанами - 23, 24, на выходах из каждой емкости и одним клапаном - 19 на общем входе, соединены общим выходом с установленным электромагнитным клапаном - 21 с выходом второго накопителя водорода - 4 и с реакционным сосудом - 1, на магистрали выхода водорода - 2 после клапана - 20 установлена свеча - 15 соединена с электромагнитным клапаном - 18, соединенная перемычкой до клапана - 18 с магистралью выдачи водорода - 2 до клапана - 20, на магистрали выхода водорода установлен электромагнитный клапан - 20.
Управление входными и выходными клапанами - 5.1, 5.2, 6.1, 6.2, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, устройством измерения температуры - 11, трубчатым электронагревателем - 13 и регулятором расхода воды - 9 осуществляется от блока управления - 10, который электрически соединен с ними. К блоку управления - 10 подключены также датчики давления - 7.1, 7.2, которые установлены на накопителях водорода - 4.1, 4.2.
Перед началом гидролиза в реакционном сосуде - 1 один из входных клапанов - 5.1, соединяющих реакционный сосуд - 1 с соответствующим накопителем водорода - 4.2, открыт, а другой входной клапан - 5.2 накопителя - 4.2 закрыт. По магистрали с открытым входным клапаном - 5.1 водород поступает в накопитель водорода - 4.1. Если появляется необходимость в дополнительном сырье то при открытии клапана - 17 оно поступает из емкости - 16.
Если скорость роста давления в накопителе водорода - 4.1, по показанию датчиков давления 7.1 и 7.2, достаточно большая (т.е. реакция идет бурно и тепловыделение в реакционном сосуде велико), открывается регулятор расхода воды - 9 и холодная вода из накопителя водорода - 4.1 под действием давления начинает перетекать в другой накопитель - 4.2. Попутно вода отбирает тепло из реакционного сосуда - 1, проходя через теплообменник - 3 для отвода тепла реакции. Если устройство для измерения температуры - 11 замеряет излишнее охлаждение реакционной смеси, охлаждение приостанавливается путем закрытия электромагнитных клапанов - 25, 26 и запускается нагрев реакционной смеси трубчатым электронагревателем - 13. Производственные отходы сливаются при открытие клапана - 24 в емкость для слива отходов - 12. Одновременно водород, который ранее находился во втором накопителе водорода - 4.2 по магистрали выдачи с открытым входным клапаном - 6.2, соединяющей этот накопитель водорода - 4.2 с магистралью выдачи водорода - 2 выдается потребителю. Часть водорода поступает в емкости для запаса водорода - 14 путем открытия электромагнитного клапана - 19, в случае остановки работы генератора водород потребителю поступает из емкостей запаса водорода - 14 через выходные электромагнитные клапаны - 22, 23, 21. Излишки готового водорода через входной электромагнитный клапан - 18 дожигаются на свече 15, установленной на магистрали выхода водорода - 2, свеча соединена перемычкой до электромагнитного клапана - 18 с магистралью выдачи водорода до электромагнитного клапана - 20.
Длительность охлаждения сосуда - 1 определяется количеством воды, запасенной в накопителях водорода - 4.1, 4.2, а мощность теплоотвода - расходом охлаждающей воды через теплообменник для отвода тепла реакции - 3. Расход воды в свою очередь определяется давлением водорода в накопителях водорода - 4.1, 4.2 и площадью сечения в регуляторе расхода воды - 9.
Таким образом существует и автоматическое охлаждение реагирующей смеси, так и управление процессом охлаждения.
После завершения цикла работы генератора вода вытесняется из одного накопителя водорода в другой нагретая, где охлаждается теплообменником-охладителем и процесс повторяется в обратном направлении.
Предлагаемое устройство позволяет повысить точность, производительность и надежность генератора водорода на 5-10%