1598005420-e4dffbb6ff09e4f6675580849e63fa88 (811210), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Рис. 8.!8. Технологическая схема генератора водорода паровой кон- версии бензина-рафината !!гефты). Под воздействием температуры, пара высокого давления и углекислого газа зтн комплексы медленно разлагаются с выделением небольших количеств калия с последующим образованием свободнон щелочи. Г!а рис. 8.!8 приведена технологаческая схема генератора водорода параней конверсии бензина-рафвната (иафты) производнтельностью по водороду до 1 згз)ч, разработанного в ГИЛП.
Бензин из бака 1 с температурой 20 'С насосом 2 подается в испаритель-перегренагель паров бензина, где он испаряется и пе- ЗУЗ 8.5.4. Пояучемме водорода мз гндрмдов метаяпон Гидриды щелочных и щелочнозгмельных металлов являются одним из перспективных разовых источников водорода для антономных энергоустановок, изготовляемых иа основе ЭХГ. Основные характеристики навоолес распространенных гидрпдов представлены в табл. 84.
Та бляд а 8.4 Содержание водорода и гидриднх, Выход нодорода (л1 ори гидролнне нн ! кг гндрндн Молекулнрннн масса Гидрндм 7,948 23,998 42,094 26,32! 54,002 37,952 3?,833 21,782 11Н Хау! СаН, МйНх Над!но Е!Л!Н ХаВН, 1!ВН, 3?4 12,68 4 2 4,79 7,66 7,47 10,62 10,66 18,51 2820 933 1064 Г?08 !660 2359 2370 4130 регревается до температуры 350*С, используя теплоту дымовых газов трубчатой печи реактора 7.
Затем пары беизвна очищаются от серы в аппарате сероочнстки 8 па катализаторе ГИЛП-10. Вода иэ бака 3 с температурой 20 'С насосом 4 подастся в нагреватель питательной воды 5, где она нагревается до 178 'С за счет теплоты конвертированного газа, затея испаряется па линни дымовых газов трубчатой печи реактора при 179 'С. Полученная пароводяная эмульсия со степенью насыщения 70 — 803о поступает в сепаратор б, откуда вода со значительным солссодержанием сбрасывается пз системы, а чистый пар перегревается до температуры 420 'С на линии дымовых газов трубчатой печи реактора. Смесь паров бензина и воды, прошедшая через сме.
снтель 9 с соотношением пар: углерод=4: 1 н температурой 400 †420 'С конвертируется в реакторе 7 на катализаторе конверсии бензина ГИЛП-16 при 850 оС. Конвертировзнный газ с температурой ?50 С и влагосодсржаннем 553о охлаждается в холодпльникепагрсвателе 10 до 510 "С, пагреная отсепарнрованный ог влаги конвертированный газ от 100 до 500 'С. Затем газ поступает в конвертор окиси углерода ??, где па катализаторе основное количество окиси углерода превращается в углекислый газ; далее он отдает часть своего тепла пита-сльной воде в нагревателе питательной воды 5, снижая свою температуру до 150 'С. В конденсаторе 12 копвсртированный газ доохлаждается и из него выделяется влага.
Выходящий из конденсатора газ с температурой 100 'С п влагосодержапнем 11оо вновь нагревается до 500 'С в холодильнике- нагревателе 10 и поступает в диффузнонный отделнтсль водорода И. Здесь нз конвертированного газа, содержащего 72о?о сухого водорода, с помощью элементов нз сплава Рб+Лп при 500'С выделяется чистый водород. Газовал смссгь не прошедшая через мембраны отделителя, используется для отопления реактора 7.
Недостаток тепла для обогрева реактора восполняется сжиганием бензина. Пе ечислениыс гидриды удобны и безопасны в хранении при условии отсутствия влаги, поэтому хранятся Р они в ге метнчной таре, исключаюцтей попадание воды. У большннстиа гидридов температура разложения выше 1 П мпературах ннхке температуры разложения гндриды могут храниться в течение нескольких лет, практгшески не теряя своих свойств. Выделение водорода из гндрпдов металлов может про д исхо ить двумя способами: 1) в процессе термвчсского разложения; 2) в процессе гидролиза хгидкой водой или паром.
ига Рис. 8.!9. Зависимость давления вы- хр деляемого из МпНх водорода от тем- пературы. р ам таа зрр чш гар Термвческому разложению подвержены все перечисленные гидр иды, однако далеко не все могут быть использованы в качестве источников водорода для работы автономных ЭУ. Это вызвано тем, что в процессе терсмщеского разложения требуются довольно высое пературы для обеспечения необходимого расхода водорода. зован Наиболее приемлемым гидридом, который может быть всполь и качестве источника водорода, является гидрид магния.
Разложение его протекает по следующему уравнению Мйр), - Мй+ Н,. Давление и расход водорода сильно зависят от температуры. На рнс. 8.19 приводится график зависимости давления водорода, выделяемого иа МяНх, от температуры [8.6) Вообще для большинства гидрндов металлов характерны высоемпературы и небольшие давления водорода. Так, для достгыкення давления водорода, равного 1Оз Па, для некотор дых гиридов необходимы следующие температуры: 420 200 Температура, 'С К был сказано выше, наиболее пригодным является 'ак уже о и й я активгидрид магния, так иак после выделения водорода оставшийся ный порошок магния может быть вторично превращен в гидрид путем прямого синтеза с водородом.
В основе получения водорода из гидридов путем гидролиза лежит необратимая реакция взаимодействия перечисленных гидри. дов металлов с водой. Гидриды бурно реагируют с водой с выделением вод р е одорода и тсплогы. Гидролнз простых (бинарных) гидрип слс 'ю. дов, мелочных и шелочпоземельных металлов протекает по .
ду щепу общему- уравнению: МеН +пНхΠ— мМе(ОН) и+пНх. Гидролнз комплексных гидридов протекает по более сложной схеме. Так, при избытке воды НаА1Н, реагирует по следуюпгей схеме. На А! 14л+4 Н, Π— м На ОН+А! (О Н ) о+4 Нх. 375 При недостатке воды реакция протекает с образованием алюмпната или окиси алюминия НаЛ1Н,+2Н,Π— ~>ь(аА10> , '4Н, нли 6НаА!Н4+15Н Оо-6ХаОН+ЗА!а04+24Н2. Однако, как показывает практика, реакция гидролпза проходит до конца только при избытке воды.
Поэтому при определе яи ма со-габаритных характеристик СХП водорода веобхо нмо ыс н вать это в ч у елп ение потребного количества воды. Так, для полного завершения гидролпза В>Н требуется 10 — 15-кратное увеличение воды против рассчитанного по стехиометрви, для НаА!Н, и 7(аН— соответственно 3 — 3,5-кратное увеличение. Это влечет за собой и увеличение массы материала емкости, где должен храниться запас воды, Для уменьшения запаса воды можно использовать воду, образовавшуюся в процессе электрохимпческой реакции в ЭХГ. г к. Общий запас водорода, необходимого для выработки за ан оо оличества электричества, ьшжет быть определен по след ющем простой зависимости: н по следующем Р 17 — 0 4!51п-= 0 415 — т 'ад где 17 — объем водорода, л; 7 — нагрузка на ЭХГ, Л; т — время работы ЭХГ, ч; п — количество ТЭ в ЭХГ; Р— а<ощность ЭХГ, Вт; (7<д — напряжение на ТЭ, В.
Так как потребное количество гидрида прямо пропорционально количеству водорода, для каждого гидрида может быть свой коэффв н эффвциент пропорциональности 7(, используемый в ниже приведен!!ой зависимости Р О. = Л 77!т = (à — .<, г= — ц где Оа — масса гидрида. Ко<ф4>ядааатл! д д<я де>о<ярых п<драдоа: 1'адрады,.... >ЛН Маы СаН, МКН, Маа1Н< 1.1Д1Н, МаВН, ШИН, Ка..а ... ... 0,147 0,445 О,ЗЭ 0,215 0,25 0,175 0,175 О,! В п роцсссе работы происходит заполнение электродных камер но инертными газообразными примесями водорода, которые, посте е ° накапливаясь, начинают блокировать подвод водо о а к и н. ной пове рхности электрода, снижая тем самым энергетические хар д к активрактеристикн ЭХГ.
Для удаления накопившихся примесей производится продувка водородных электродов, в процессе которой происходит потеря определенного коли!ества водорода. Опыт эксплуатзцви показал, что указанные потери могут достигать 5 †6 о количества водорода, вступившего в электрохимическую реакцию. Поэтому необходимо пропорционально потерям увеличить масс гидридного запаса. лич ть массу Наряду с гндридами в качестве источников водорода можно применять многие металлы и элементы, активно взаимодействующие с водой с выделением водорода.
Наиболее дешевыми и широкораспространенвыми явлшотся магний и алюминий. Реакция гидролиза с водой протека т о текает по следу- 376 ющему уравнению: 2А! ! 6Н,Π— <-2Л1(ОН) а+ЗНа или Ма+2Н20-~Ма(ОН) !+На. В чистом виде эти металлы реагируют с водой очень медленно, однако небольшие добавки ртути (амальгамы), лития, индия могут резко увеличить их актввность.
ба!тпрру Рис. 8 20. Принципиальная схема по- лучения водорода из гидридов. Рнс 8 21 ГазогенеРатоР В процессе гидролиза гидридов наряду с водородом образуетсн водяной пар ввиду больших теплот реакции и щелочной аэрозоль, ьоторып в случае применения в ЭХГ кислого электролита может уменьшить его энергетические характеристики, Поэтому перед входом в ЭХГ должен быть установлен противоаэрозольный фильтр.
Непогре ственао генерация водорода из гвдридов происходит в водородном газогенераторе. В настоящее время имеются ра д об азные конструкции генераторов водорода в зависимости от нх назначения. Для питания ЭХГ небольших моц!востей (до 1 0 ) р н очень удобным является использование водородного газогенерато. ра, основанного на принципе аппарата Киппа. Схема этой системы представлена на рис.
8.20. В ен ратор 1 подается вода. В зоне реакции происходит взаг е ый имодействпс гидрнда 2 с нодон и образование водорода, котор очищается от аэрозоля в фильтре 3 н подается в ЭХГ. Данная конструкция работает наиболее четко при использовании гндридов, имеющих растворимые продукты реакции (это гидриды Ь!Н, НаН, НаА!Н4 и др.). В этом случае система является саморегулйруемой я простой в эксплуатации. другим прямером 377 может быть система, предназначенная для долгого хранения и быстрой взводимости, представленная на рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
