СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ И ХРАНЕНИЯ АТОМАРНОГО ВОДОРОДА

Изобретение относится к способам получения водорода и может быть использовано в водородной энергетике для получения, хранения и транспортировки водорода.

В настоящее время для промышленного получения водорода успешно используются такие технологические процессы, как конверсия метана, электролиз воды, паровая газификация угля, термохимическое разложение воды и др. Масштабное внедрение известных технологий в водородную энергетику требует комплексного решения проблем энергоэффективности, экологичности и безопасности получения, хранения и транспортировки водорода.

Теплотворная способность топлив, в частности водорода, хорошо известна и определяется запасенной в них химической энергией. Повысить теплотворную способность топлива возможно, если удается применять в качестве горючих и окислителей обычные химические элементы, но находящиеся не в молекулярной, а атомарной форме. В этом случае, например, для водорода тепловой эффект топлива возрастает с 3210 ккал/кг до 8960 ккал/кг. Если же сжечь атомарный водород с атомарным кислородом, то тепловой эффект составит уже 12200 ккал/кг. Эффект экзотермической реакции рекомбинации атомарного водорода в молекулярный также может быть использован при организации технологических процессов, однако это не может быть осуществлено до тех пор, пока не будет найден эффективный способ консервации водорода в атомарном состоянии.

Известен способ сорбции и хранения гелия или водорода (патент RU 2377176, МПК С01В 3/00 F17C 11/00, 22.08.2008), включающий получение водорода, использование микроконтейнеров для хранения водорода и введение в них водорода под давлением.

Недостатком известного способа является незначительная сорбционная способность алюмосиликатных микросфер и непригодность их для использования в качестве топлива.

Известен способ получения водорода (патент RU 2418738, МПК С01В 3/08, 17.09.2009), основанный на получении водорода при электровзрыве металлического проводника и взаимодействии продуктов испарения металлического проводника с молекулами воды при высоком давлении в магнитном поле.

Недостатком известного способа является низкая энергоэффективность получения водорода.

Наиболее близким из известных технических решений к предлагаемому способу получения и хранения атомарного водорода является принятый за прототип способ получения водорода (патент RU 2438966, МПК С01В 3/00, С25В 1/04, 06.04.2009), включающий электролиз воды с использованием в качестве анода медной пластины, а в качестве катода - сплава дюральалюминия, периодически активируемого электрическим током.

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности консервации атомарного водорода для длительного хранения.

Задачей заявленного изобретения является получение и консервация атомарного водорода.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении продолжительности хранения атомарного водорода для его последующего использования.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в способе получения и хранения атомарного водорода, включающем электролиз воды с использованием в электролизной ячейке медного анода и катода из сплава дюральалюминия, периодически активируемого электрическим током, воздействуют на полученный водород магнитным полем с амплитудой магнитной индукции В в диапазоне от 100 до 120 гаусс и пропускают атомарный водород через нанодисперсный углерод, содержащий углеродные нанотрубки.

Схема устройства для реализации предлагаемого способа получения и хранения атомарного водорода показана на чертеже.

Устройство содержит корпус 1 электролизера 2 с электролитом 3, медным анодом 4 и катодом 5 из дюральалюминия (сплава Д16). Источник 6 тока в электролизере 2 снабжен блоком 7 активации процесса выделения водорода. Электролизер 2 имеет оборудование 8 подачи дюральалюминия, приемник 9 водорода и сборник 10 оксида алюминия (Al₂O₃). Устройство содержит также трубопровод 11, электромагнит 12, блок управления 13 магнитной индукцией, аккумулятор атомарного водорода 14 с углеродными нанотрубками и регулятор давления 15.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Водород получают при разложении воды в электролизере 2 с использованием в качестве анода 4 медной и катода 5 дюральалюминиевой пластин, периодически активируемого электрическим током источника 6 с блоком активации 7. Далее воздействуют на полученный водород магнитным полем с амплитудой магнитной индукции В в диапазоне от 100 до 120 гаусс, создаваемым электромагнитом 12 и блоком управления магнитной индукцией 13 и пропускают его через нанодисперсный углерод с углеродными нанотрубками аккумулятора атомарного водорода 14 и аккумулируют внутри углеродных нанотрубок.

Следует отметить, что побочным продуктом получения водорода по данной технологии является востребованный экономикой мелкодисперсный порошок оксида алюминия Al₂O₃, цена на который даже выше, чем на дюральалюминий (сплав Д16), и оценки показывают, что заявленный способ получения и хранения атомарного водорода имеет высокую топливную эффективность и экологичность