початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2142066

СПОСІБ акумулювання ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

Ім'я винахідника: Кузнєцов Геннадій Петрович
Ім'я патентовласника: Кузнєцов Геннадій Петрович
Адреса для листування: 410041, Саратов, а / я 723, Кузнєцову Геннадію Петровичу
Дата початку дії патенту: 1997.06.25

Спосіб призначений для акумулювання надлишкової електроенергії в енергомережах і може бути використаний шляхом електролізу водородсодержащего з'єднання для виробництва та накопичення водню. Останній призначений для використання в якості палива в силових установках резервних генераторів, що вводяться в роботу в години "пік" в енергосистемах. Процес електролізу ведуть при електрохімічному анодному розчиненні речовини, що заміщає водень в водородсодержащего з'єднанні з розрядженням на катоді катіонів водню і випаданням в осад хімічної сполуки. Отримане з'єднання піддають гідролізу для отримання початкової кількості водородсодержащего з'єднання і твердого продукту. Водний розчин твердого продукту піддають електролізу зі зворотним полярністю для відновлення початкової кількості речовини, при цьому здійснюють додаткове одержання водню. Спосіб дозволяє інтенсифікувати і здешевити процес отримання водню, при цьому забезпечити екологічну безпеку.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до галузі електроенергетики.

Відомо, що атомні і теплові електростанції з великими блоками, розрахованими на високі параметри пари, повинні працювати по можливості в стабільному режимі, так як на пуск і зупинку їх агрегатів потрібні години, а то й дні. Виробники електроенергії використовують різноманітні методи для спонукання споживачів до більш рівномірного прийому електричних потужностей. Наприклад, у Великій Британії в зимовий час за електроенергію, спожиту в період з 11 до 12 години дня, стягується майже в п'ять разів більша плата, ніж в нічні години.

Однак статистика свідчить, що в багатьох енергосистемах сумарні потреби в електроенергії в окремі періоди доби мають суттєві відмінності - від мінімуму в години простою енергоємного обладнання до максимуму в години "пік", коли потреба в електроенергії приблизно на третину перевищує можливості її виробництва. Періодичні розвантаження та зупинки устаткування електростанцій призводять до підвищеного його зносу, втрати економічності і надійності і, як наслідок, до більш частих ремонтів. Перевитрата палива при цьому тільки, наприклад, в системі "Мосенерго" досягає за опалювальний сезон сто тисяч тонн умовного палива.

Фахівці в галузі електроенергетики бачать тільки два способи вирішення проблеми задоволення запитів споживачів електроенергії. Перший спосіб заснований на тому, щоб наростити потужності електростанцій до повного перекриття "пікових" навантажень. Другий спосіб передбачає будівництво спеціальних станцій, які повинні виробляти необхідну кількість додаткової електроенергії в ті самі години "пік". Цілком очевидно, що перший варіант вирішення проблеми не економічний. Для вирішення проблеми за другим варіантом у світовій практиці використовуються електростанції двох типів - гідроакумулюючі (ГАЕС) та з газотурбінними установками.

І ті, і інші "розкручуються" за лічені хвилини і можуть виробляти значну кількість додаткової енергії. Однак необхідно мати на увазі ряд найсерйозніших проблем при реалізації проектів будівництва маневрених потужностей. Незважаючи на привабливу перевагу гідроакумулюючих електростанцій, здатних виробляти дешевшу енергію за рахунок скидання в години "пік" через свої турбіни з верхнього водоймища в нижній цілого озера води, яка знову перекачується насосами в верхню водойму в періоди мінімального споживання електроенергії в енергосистемах, для будівництва ГАЕС потрібні спеціальні майданчики, яких найчастіше неможливо підібрати в умовах рівнинного рельєфу місцевостей, де зосереджена велика частина енергоспоживачів. Газотурбінні станції при своїй роботі безповоротно знищують паливо, забруднюючи при цьому атмосферу шкідливими продуктами згоряння.

Фахівці-теплотехніки знають такий чудовий вид палива, який не забруднює атмосферу Землі. Це водень. Продуктом згоряння водню в силових установках, в яких в якості окислювача використовується кисень, є чистий водяний пар.

У книзі Дж. Твайделл А.Уейр "Відновлювальні джерела енергії" (Москва. "Вища школа". 1990) описані різні способи акумулювання енергії: хімічне, теплове, електричне, у формі потенційної або кінетичної енергії. Одним з видів хімічного акумулювання є отримання водню шляхом електролізу води за допомогою будь-якого джерела струму. У вигляді газу водень може бути накопичений, переданий на відстань і спалений для отримання теплової енергії. Найбільш відпрацьований спосіб отримання чистого водню - електроліз води, проте ефективність цього процесу становить приблизно 60 відсотків. Частина втрат пов'язана з виникненням бульбашок газів поблизу електродів, що перешкоджають переміщенню іонів в електроліті і збільшують загальний опір електричного кола.

З метою інтенсифікації та здешевлення процесів одержання водню в промислових масштабах пропонується комплекс технологічних прийомів в спеціально сконструйованих для проведення електрохімічних і чисто хімічних реакцій апаратах, що забезпечує екологічну безпеку і не вимагає знищення невідновлюваних видів палива.

	На фіг.1 наведено один з варіантів пристрою для дегідрірованія водородсодержащего з'єднання. Посудина 1, стінки якого мають електричний контакт з шинами 2, призначеними в даному процесі для анодного струму, заповнений водородсодержащим з'єднанням 3, наприклад етиловим спиртом. На внутрішніх стінках посудини 1 розміщений електроекстракт речовини 4, здатного заміщати водень в водородсодержащего з'єднанні, наприклад, натрію. У центрі судини 1 розміщена заглушена знизу сталева труба 5 з отворами 6, призначена в даному процесі для видалення з судини 1 водню. Труба 5 ізольована від водородсодержащего з'єднання 3 діафрагмою 7 з пористого матеріалу, який володіє хорошою електропровідністю, достатньою щільністю, механічною міцністю і хімічною стійкістю, наприклад з азбестової тканини з вплетеній металевою сіткою. Для приготування азбестового тканини підходить білий лугостійкі довговолокнистих хризотиловий азбест. Труба 5 має електричний контакт з шинами 8, призначеними для катодного струму при дегидрировании водородсодержащего з'єднання. У центрі нижньої заглушеній частини труби 5 ізольовано від неї розміщена труба 9, призначена для введення в судину 1 водородсодержащего з'єднання 3, що підлягає дегидрированию. Кришка 10, електрично ізольована від посудини 1, має порожнину 11. Внутрішня стінка 12 кришки 10 має клапани 13, що відокремлюють внутрішню порожнину посудини 1 від водоподводящих труб. Метал стінки 12 кришки 10 є провідником постійного електричного струму від шин 8 до металевих стінок труби 5, забезпечуючи тим самим електроживлення катода, роль якого виконує труба 5 в процесі дегідрування водородсодержащего з'єднання 3. Описаний варіант пристрою для дегідрірованія водородсодержащего з'єднання придатний і для двох додаткових процесів : для гідролізу продукту, що утворюється при дегидрировании водородсодержащего з'єднання, а й для електролізу водного розчину твердого продукту гідролізу.

На фіг. 2 посудину 1 зображений в момент завершення процесу гідролізу продукту, що утворився при дегидрировании водородсодержащего з'єднання. На дні посудини 1 випав в осад гідроксид натрію 14, а поверх нього розміщений етиловий спирт 3.

На фіг. 3 посудину 1 зображений в завершальній стадії процесу електролізу водного розчину 15 гідроксиду натрію 14. Шини 2 в даному процесі є провідниками катодного струму, а шини 8 призначені для підведення анодного струму. Труба 5 в даному процесі призначена для збору кисню, а водень виводиться з внутрішньої порожнини посудини 1 через редуктори 16.

КОМПЛЕКС З ВИРОБНИЦТВА водню працює наступним чином

У посудину 1, на стінках якого розміщений електроекстракт натрію 4, вводиться етиловий спирт 3. На кордоні між етиловим спиртом 3 та електроекстрактом натрію 4 (див. Фіг. 1) починається хімічна реакція заміщення в кожній молекулі спирту одного атома водню спиртової гідроксильної групи одним атомом натрію, в результаті чого утворюється етілат натрію і виділяється газоподібний водень. Етілат натрію розчиняється в етиловому спирті, а результаті чого розчин набуває електропровідність, що сприяє початку анодного розчинення електроекстракта натрію 4. відокремлюють від шару електроекстракта 4 натрій взаємодіє з етиловим спиртом по всій його масі, в результаті чого швидкість хімічної реакції заміщення атомів водню в спиртовій гідроксильної групі молекул етилового спирту атомами натрію зростає в порівнянні з гетерогенним характером реакції на початковому етапі. Катіони водню розряджаються на металі труби 5, що є в даному процесі катодом, і молекулярний водень через отвори 6 потрапляє всередину труби 5 і по ній виводиться з посудини 1 для використання споживачами. Після завершення реакції заміщення атома водню в останній молекулі етилового спирту в посудині 1 виявляється твердий продукт - етілат натрію. В результаті дегідрування 92 вагових частин етилового спирту з 46 ваговими частинами натрію утворюється 136 вагових частин етілат натрію і 2 вагові частини водню.

Для відновлення початкової кількості етилового спирту в посудині 1 необхідно здійснити наступний етап технологічного процесу - гідроліз етілат натрію. Потрібне для гідролізу кількість води вводиться в посудину 1 через клапани 13 кришки 10. В результаті взаємодії 136 вагових частин етілат натрію з 36 ваговими частинами води утворюється 92 вагові частини етилового спирту і 80 вагових частин гідроксиду натрію (див. Фіг. 2). Після виведення з посудини 1 етилового спирту в ньому залишається твердий продукт - гідроксид натрію 14.

Для виділення натрію з гідроксиду натрію здійснюється наступний етап технологічного процесу - електроліз водного розчину 15 гідроксиду натрію (див. Фіг. 3). Для освіти двадцатіпятіпроцентного розчину гідроксиду натрію, що володіє максимальною електропровідністю, в посудину 1 через порожнину 11 кришки 10 вводиться 240 вагових частин води на 80 вагових частин гідроксиду натрію. Розчинення гідроксиду натрію у воді здійснюється з виділенням великої кількості тепла, що призводить до різкого підвищення температури розчину 15. Для розміщення електроекстракта натрію на стінках посудини 1 електролізу розчину гідроксиду натрію необхідно вести при підключенні анодного струму через шину 8, а катодного струму через шину 2. на катоді, роль якого в процесі електролізу виконує метал стінок посудини 1, розряджаються катіони водню. Молекулярний водень створює захисну атмосферу для електроекстракта натрію, а надлишок водню виводиться з посудини 1 через редуктори 16. Аніони кисню розряджаються на металі труби 5, і молекулярний кисень через отвори 6 потрапляє всередину труби 5, а потім виводиться по цій трубі з посудини 1 до споживачів . Після завершення електролізу 80 вагових частин гідроксиду натрію, розчиненого в 240 вагових частинах води, на внутрішніх стінках посудини 1 осідає 46 вагових частин електроекстракта натрію, по трубі 5 виводиться 246 вагових частин кисню, а через редуктори 16 виводиться 28 вагових частин водню. Для початку нового циклу в посудину 1 необхідно ввести по трубі 5 вихідне кількість етилового спирту, відновлене при гідролізі етілат натрію в іншій посудині.

Таким чином, після завершення трьох описаних вище етапів технологічного процесу відновлено початкове кількість етилового спирту і натрію. Єдиним витрачаються речовиною є вода. Вага одержуваного водню становить 1/9 частину ваги витраченої води, а решта 8/9 частин ваги витраченої води становить кисень. З метою отримання необхідної кількості водню і кисню в одиницю часу продуктивність з'єднаних в батарею судин множать на число батарей.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. Дж. Твайделл А. Уейр. "Відновлювальні джерела енергії", Москва, "Вища школа", 1990, стор. 360-361, 364-365.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Спосіб акумулювання електроенергії в енергомережах шляхом електролізу водородсодержащего з'єднання для виробництва та накопичення водню, призначеного для використання в якості палива в силових установках резервних генераторів, що вводяться в роботу в години "пік" в енергосистемах, що відрізняється тим, що процес електролізу ведуть при електрохімічному анодному розчиненні речовини , що заміщує водень в водородсодержащего з'єднанні з розрядженням на катоді катіонів водню і випаданням в осад хімічної сполуки, яка піддають гідролізу для отримання початкової кількості водородсодержащего з'єднання і твердого продукту, водний розчин якого піддають електролізу зі зворотним полярністю для відновлення початкової кількості речовини, використаного при заміщенні водню в водородсодержащего з'єднанні, при одночасному додатковому отриманні водню.

Версія для друку
Дата публікації 23.11.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів