| 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) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2165388
СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ВОДНЮ
Ім'я винахідника: Мазалов Ю.А.
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "ФІРМА Ріком"
Адреса для листування: 143400, Московська обл., М Красногорськ-5, а / с 83, ЗАТ "ФІРМА Ріком", генеральному директору Жукову М.М.
Дата початку дії патенту: 2000.07.04
Спосіб отримання водню для підвищення ефективності полягає в тому, що перед подачею в реактор металовмісних речовин здійснюють покриття останніх водорастворимой полімерною плівкою.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до галузі хімічної технології, а більш конкретно до способів отримання водню шляхом екзотермічної реакції водяної пари з металами.
Відомий спосіб отримання водню електролізом води, де електролітом служить водний розчин КОН (350-400 г / л). Тиск в елекролізерах від атмосферного до 4 МПа [1].
Продуктивність електролізерів у відомому способі становить 4-500 кубічних метра на годину, а витрата електроенергії для отримання 1 куб.м водню дорівнює 5,1-5,6 кВт / год.
Недоліком способу [1] є велика витрата електроенергії.
Відомий спосіб отримання водню методом конверсії, яким в даний час отримують більше половини промислового водню [2].
Цей спосіб включає отримання водяного газу (суміші CO і H 2) з коксу і водяної пари при температурі 1000 o C (C + H 2 O = CO-H 2).
Чистий водень отримують, використовуючи реакція CO і H 2 O в присутності каталізатора Fe 2 O 3 (CO + H 2 O = CO 2 + H 2. Образующуюся суміш H 2, CO 2 і CO розчиняють у воді під тиском.
Даний спосіб, незважаючи на відносну дешевизну, багатостадійний, екологічно ущербна і складний в управлінні.
Найбільш близьким за технічною сутністю і числу загальних ознак є спосіб, прийнятий як прототип і полягає в реакційному взаємодії водяної пари з металами, наприклад взаємодія водяної пари з розжареним залізом [3]. Реакція виглядає наступним чином: 4H 2 O + 3Fe = Fe 3 O 4 + 4H 2.
Утворений оксид Fe 3 O 4 може бути легко відновлено генераторним газом.
Недоліком відомого способу є обмеженість його використання в промисловості через енерговитратності та складності технологічного процесу.
Завданням, на вирішення якої спрямовано пропонований спосіб, є безпечне, екологічно чисте отримання водню шляхом одностадійної реакції з можливістю регенерації вихідної сировини.
Технічний результат від використання заявленого способу полягає в реалізації прямого окислення металлосодержащего речовини без попереднього його нагрівання, що вимагає енерговитрат.
Вищевказаний технічний результат досягається за рахунок того, що при отриманні водню шляхом подачі в реактор металовмісних речовин з водяною середовищем відповідно до винаходу перед подачею в реактор металовмісних речовин здійснюють покриття останніх водорастворимой полімерною плівкою, а при здійсненні взаємодії металовмісних речовин, покритих водорастворимой полімерною плівкою, з водної середовищем в якості останньої використовують водне середовище, параметри якої відповідають параметрам її сверхкритического стану для забезпечення можливості процесу пошарового горіння металовмісних речовин з виділенням водню.
Як металовмісних речовин використовують, наприклад, алюміній або гідрид алюмінію, а в якості водорозчинної полімерної плівки - розчин полиетиленоксиду в діоксані або метиловий спирт. При цьому, тиск сверхкритического стану водного середовища становить понад 22,12 МПа, а температура більш 647,3 K.
В запропонованому способі сверхкритическое стан води використовують для одностадійного (прямого) отримання водню при її реакції з металовмісних речовиною.
Заявником не виявлено технічних рішень, що містять операцію покриття водорастворимой полімерною плівкою металовмісних речовин, яка була б використана при отриманні водню.
Це дозволяє зробити висновок про відповідність заявленого способу критеріям винаходи "новизна" і "винахідницький рівень".
При попаданні водного середовища на полімерну плівку остання розчиняється і металлосодержащие речовини вступають в реакцію з молекулами води, які при надкритичних параметрах перебувають на значно більших відстанях, ніж в рідкій воді. У цьому стані майже повністю руйнуються водневі зв'язки і молекули води не виявляють взаємозв'язку. У водних середовищах при надкритичних параметрах стану коефіцієнти дифузії дуже великі, а опір масообміну практично відсутній, так що забезпечуються всі умови для швидкого перебігу реакції.
Суть методу отримання водню пояснюється наступним.
Як приклад реалізації способу наводиться процес отримання водню з ультрадисперсного порошку алюмінію з середнім розміром частинок 0,2 мкм, отриманого, наприклад, методом електродугової плазмової переконденсаціі в середовищі інертного газу аргон. Отриманий вищевказаним методом порошок ультрадисперсного алюмінію покривають плівкою водорозчинного полімеру, наприклад поліетиленоксиди в змішувачі якірного типу.
Отриману масу (алюміній 94%, водорозчинний полімер 6%) пресують і у вигляді заряду масою 500 г поміщають в реактор циліндричної форми об'ємом 25 л.
У реактор після його герметизації подають 500 г водного середовища під тиском 25 МПа при температурі 647,3 K. Холодильні камери на поверхні заряду розчиняється і починається процес пошарового горіння з виділенням водню і теплової енергії. Склад газоподібних продуктів згоряння виглядає наступним чином: 93,43% об. водню, 6,19% об. оксиду вуглецю, 0,38% об. метану. Теплота згоряння заряду 7285 кДж, що складає в перерахунку на 1 кг алюмінію 15500 кДж. Обсяг отриманого водню 659,5 л (при нормальних умовах) або 1,4 куб. м в перерахунку на 1 кг алюмінію. Як металлосодержащего речовини крім алюмінію може бути використаний магній або інші енергоємні речовини.
Якщо в якості металлосодержащего речовини використовувати порошок гідриду алюмінію, то для спалювання 500 г заряду (гідриду алюмінію 94%, водорозчинного полімерного покриття 6%) використовують герметичний реактор з об'ємом 45 л, в який подають 500 г водного середовища під тиском 25 МПа при температурі 647 , 3 K.
Склад газоподібних продуктів згоряння в цьому випадку виглядає наступним чином: 96,1% об. водню, 3,9% об. оксиду вуглецю. Теплота згоряння заряду 10192 кДж або в перерахунку на 1 кг гідриду алюмінію 21685 кДж. Обсяг отриманого водню тисячі сто сорок сім л (при нормальних умовах або 2,6 куб. М в перерахунку на 1 кг гідриду алюмінію).
Використання запропонованого способу дозволить знизити енерговитрати при виробництві водню, підвищити керованість і безпеку процесу, а й здійснювати регенерацію вихідної сировини. Винахід може бути використано в промисловості для отримання теплової і кінетичної енергії.
ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Хімічна енциклопедія в 5 т., Під редакцією І.П. Кнунянц - М., Сов.енціклопедія, 1988 г., т. 1., с. 401.
2. Путилова І.М. Курс загальної хімії. Вища. Школа 1964 року, с. 208.
3. Путилова І.М. і ін. Курс загальної хімії. Вища. Школа 1964 року, с. 209.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб отримання водню, що полягає в подачі в реактор металовмісних речовин і водного середовища і подальшому здійсненні взаємодії металовмісних речовин з водним середовищем, що відрізняється тим, що перед подачею в реактор металовмісних речовин здійснюють покриття останніх водорастворимой полімерною плівкою, а при здійсненні взаємодії з водним середовищем в якості останньої використовують водне середовище, параметри якої відповідають параметрам її сверхкритического стану для забезпечення можливості створення процесу пошарового горіння металовмісних речовин з виділенням водню.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості металовмісних речовин використовують порошкоподібний алюміній, а в якості водорозчинної полімерної плівки - розчин полиетиленоксиду в діоксані або метиловий спирт.
3. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості металовмісних речовин використовують гідрид алюмінію, а в якості водорозчинної полімерної плівки - розчин полиетиленоксиду в діоксані або метиловий спирт.
4. Спосіб за пп.1 - 3, що відрізняється тим, що тиск сверхкритического стану водного середовища становить понад 22,12 МПа, а температура - понад 647,3 К.
Версія для друку
Дата публікації 01.03.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.