УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ХИМИЧЕСКОГО ГОРЮЧЕГО

Полезная модель относится к проблеме производства экологически чистых видов горючего взамен устаревших традиционных видов углеводородных топлив, пригодных для автомобильных моторных топлив. Наилучшей заменой моторным углеводородным топливам является водород, который представляет собой экологически чистый энергоноситель и может производиться за счет возобновляемых источников энергии. Типичными примерами применения новых водородных технологий являются автотранспорт с низким или нулевым выбросом вредных веществ в атмосферу и жилые дома с автономным энергообеспечением (Журнал "Энергия", 1996, 5, с.19. "Водород-96"). Использование водорода в ближайшем будущем получит широкое применение. Использование водорода в автомобильном транспорте позволит полностью ликвидировать вредные выбросы, так как вместо углекислого газа автотранспорт будет выбрасывать воду. Разрабатываются топливные элементы, в которых химическая энергия топлива непосредственно преобразуется в электрическую энергию.
Интерес к водороду как моторному топливу обусловлен его высокими энергетическими показателями, отсутствием вредных веществ в продуктах сгорания и, главное - практически неограниченной сырьевой базой. Водород характеризуется наиболее высокими энергомассовыми показателями среди химических топлив". Сдерживающим фактором широкого применения водорода в качестве моторного топлива в настоящее время является относительная дороговизна его производства. Стоимость современного производства водорода, даже с использованием дешевой энергии АЗС, значительно превышает стоимость добычи и переработки нефти.
Для оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения,
характеризуемых совокупностью сходных с заявленной полезной моделью признаков.
Наиболее простым в техническом исполнении и уже реализованным в промышленности известным способом получения водорода является электролиз воды, который перспективен при наличии дешевой электроэнергии. Электролиз воды имеет три модификации:
1) Классический электролиз в щелочной среде (25-30% КОН);
2) Электролиз с применением твердых полимерных электролитов, служащих одновременно электролитом и электролизной ячейкой;
3) Электролиз водяного пара при высоких температурах.
Подобный способ описан в патенте РФ №2006527, С 25 В /04. Известно электрохимическое устройство фильтр-прессного типа для получения кислорода и водорода методом электролиза воды, см. патент РФ №2211885.
Известен способ получения кислорода и водорода электролизом воды, который заключается в том, что на ячейки электролизера подают напряжение от источника питания постоянного тока, причем сначала напряжение подают на n ячеек, а затем дополнительно подключают m ячеек. Устройство для получения кислорода и водорода содержит источник питания постоянного тока, подключенный к электролизеру, включающему (n+m) последовательно соединенных электролитических ячеек и переключатель. Вход переключателя соединен с одним из полюсов источника питания, один выход подключен к n-m ячейке электролизера, а другой к (n+m) ячейке, см патент РФ №2133785.
Известна установка для производства экологически чистого химического горючего, содержащая блок электролиза воды и получения водорода и кислорода, подключенный к источнику электрической энергии, которая характеризуется тем, что она снабжена блоком преобразования энергии и получения электрической энергии и блоком низкотемпературного ядерного синтеза с ядерным реактором, выполненным с возможностью осуществления реакций низкотемпературного ядерного синтеза и с возможностью использования в качестве энерговыделяющих элементов ядерных отходов, в том числе стронция-90, и включающим основной генератор нейтронов, выполненный с возможностью производства нейтронов путем облучения тяжелой воды гамма-лучами, умножитель
нейтронов и пусковой генератор нейтронов, причем блок электролиза воды связан с блоком преобразования энергии и производства электрической энергии, источником которой служит последний, см. патент РФ №№2180366.
В данной установке реализована попытка совместить получение ядерной энергии с помощью низкотемпературного ядерного синтеза с производством водорода путем электролиза воды. Себестоимость водорода при этом в 400-700 раз меньше, чем при использовании энергии АЭС, но она тем не менее достаточно высока.
По наибольшему количеству сходных признаков данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.
В основу полезной модели положено решение задачи создания установки для получения водорода с минимальными затратами электроэнергии.
Сущность заявляемой полезной модели изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.
Согласно полезной модели установка для производства экологически чистого химического горючего, содержащая блок электролиза воды и получения водорода и кислорода, подключенный к источнику электрической энергии, характеризуется тем, что в качестве источника электрической энергии выбрана гидроэлектростанция, подключенная к энергосистеме и вырабатывающая дополнительную электроэнергию за счет уменьшения холостых сбросов воды в периоды избытка электроэнергии в энергосистеме, к которой она подключена, и/или в периоды недостатка воды в нижнем бьефе, при этом блок электролиза воды и получения водорода и кислорода подключен к шинам распределительного устройства гидроэлектростанции.
В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Кроме этого, заявленное решение имеет ряд признаков, характеризующих изобретение в частных случаях его выполнения, а именно:
- блок электролиза воды и получения водорода и кислорода может быть подключен к шинам распределительного устройства гидроэлектростанции через дополнительные коммутационные и трансформаторные элементы,
- установка может быть снабжена средствами для сжатия, сжижения и хранения получаемых на ней газов.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, совокупности признаков которых совпадают с совокупностью отличительных признаков заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".
За счет реализации отличительных признаков полезной модели достигаются новые свойства объекта. В предложенном техническом решении достигается возможность полезного использования дешевой возобновляемой электроэнергии, полученной на гидроэлектростанции за счет сокращения холостых сбросов воды.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема заявленной установки.
Установка для производства экологически чистого химического горючего, содержит блок 1 электролиза воды и получения водорода и кислорода, подключенный к источнику электрической энергии. В качестве источника электрической энергии выбрана гидроэлектростанция 2, подключенная к энергосистеме 3. Блок 1 электролиза воды и получения водорода и кислорода подключен к шинам распределительного устройства 4 гидроэлектростанции 2. Готовая продукция блока 1 электролиза воды и получения водорода и кислорода хранится и выдается потребителям со склада горючего 5.
Заявленная установка работает следующим образом.
Контролируют появление ситуации, приводящей к необходимости осуществления на гидроэлектростанции 2 холостых сбросов воды, связанных с избытком электроэнергии в энергосистеме 3, к которой подключена гидроэлектростанция 2, и/или с необходимостью поддержания условий судоходства в нижнем бьефе гидроэлектростанции 2. При появлении такой ситуации посредством соответствующих переключении на распределительном устройстве 4 уменьшают количество электроэнергии, выдаваемой гидроэлектростанцией 2 в энергосистему 3, но при этом холостой сброс воды мимо турбин гидроэлектростанции
2 не производят или производят в гораздо меньшем объема, а продолжают работу гидроэлектростанции 2 в генераторном режиме. При этом часть вырабатываемой гидроэлектростанцией 2 дополнительной электроэнергии также посредством распределительного устройства 4 направляют на энергоснабжение установки для электролиза воды с получением водорода и/или кислорода.
Таким образом, при использовании заявленного изобретения холостые сбросы воды на гидроэлектростанции 2 уменьшаются или вообще исключаются, а выработанная при этом дополнительная электроэнергия используется на производство экологически чистого готового продукта в блоке 1, который технологически просто сжижается и в таком виде хранится на складе 5 и выдается потребителям. Производство водорода и кислорода способом электролиза воды (или другими способами) позволяет использовать электроэнергию и создавать запасы потенциальной энергии в виде готового продукта - водорода, который может храниться в газообразном, жидком или твердом состояниях.
Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризована в формуле изобретения. Заявленная установка может быть реализована с использованием известных технологий и технических средств для электролиза воды с получением водорода и кислорода, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».