Емкость для безопасного хранения, перевозки и использования водорода Российский патент 2023 года по МПК F17C1/00 

Область техники:

Двигателестроение, авиастроение, автомобилестроение, транспорт, топливная емкостная техника.

Аналогом Емкости для безопасного хранения, перевозки и использования водорода является различные баки, цистерны и газгольдеры. При этом их прототипом возможно назвать при использовании в транспортном средстве первые, а при использовании для хранения топлива - последние.

Бак - сосуд для хранения жидкости и газов. Научно-технический энциклопедический словарь [Электронный ресурс]: enc-dic.com. (дата обращения: 01.09.2021).

Цистерна - емкость обычно цилиндрической формы для перевозки и хранения жидкостей и газов. Научно-технический энциклопедический словарь [Электронный ресурс]: enc-dic.com. (дата обращения: 01.09.2021).

Газгольдер - емкость для хранения газов. Научно-технический энциклопедический словарь [Электронный ресурс]: enc-dic.com. (дата обращения: 01.09.2021).

Недостатком известных ныне баков цистерн (аналога и прототипа) является их неспособность предотвратить взрыв водорода.

Раскрытие сущности Емкости для безопасного хранения, перевозки и использования водорода

Емкость для безопасного хранения, перевозки и использования водорода представляет собой сосуд, который внутри состоит из двух несообщающихся между собой групп ячеек наподобие пчелиных сот, первая группа представляет собой сообщающееся между собой ячейки, предназначенные для помещения в них водорода, вторая группа также сообщающихся ячеек - для помещения в нее кислорода, водород закачивается с большим давлением для обеспечения большего объема, чем кислород в пропорции 2 к 1 или 0,68 к 0,32. Такая пропорция примерно соответствует соотношению молекул водорода и кислорода в формуле воды №0.

Как вариант данная пропорция может достигаться устройством ячеек для водорода с большим объемом, чем ячеек для кислорода, при данной схеме, в случае внештатной ситуации, например детонации, водород моментально смешивается с кислородом и превращается в воду, либо ее пар, что исключает взрыв и тяжелые последствия от таких внештатных ситуаций.

В двигателе на водороде, в качестве топлива используется водород, а кислород может употребляться как окислитель, в этом случае расходование водорода и кислорода осуществляется параллельно, это условие обеспечивается компьютером, либо иной системой автоматического управления, либо кислород забирается из окружающей среды, в этом случае кислород из емкости не расходуется.

В случае образования дисбаланса в соотношении водорода и кислорода, излишняя часть того или иного газа удаляется через специальные клапаны.

Закачка водорода в емкости, предназначенные для его хранения и перевозки, а также его расходование либо извлечение, могут осуществляться без удаления кислорода.

Материал, из которого изготавливаются ячейки менее прочный, чем материал для корпуса емкости, соответственно при разрушении ячеек, корпус остается целым, что исключает повреждение транспортных средств, на которых емкость установлена, либо иной вред.

Такой эффект достигается применением металла разной толщины, то есть, металл для ячеек менее тонкий, чем для корпуса, или применением иных материалов разной прочности, материал для ячеек менее прочный, чем для корпуса. В случае возникновение внештатной ситуации образовавшаяся при смешивании водорода и кислорода вода, либо пар удаляются через аварийный клапан, установленный в корпусе емкости.

При оснащении предлагаемой емкостью воздушного судна, оно может быть снабжено дополнительной резервной емкостью с топливом, соответственно при возникновении внештатной ситуации в основной емкости, топливо в резервной емкости используется для аварийной посадки. Таким же способом это может решаться на других видах транспортных средств.

Задача предполагаемого технического решения

Емкость для безопасного хранения, перевозки и использования водорода имеет назначение устранить такое негативное свойство, как взрывоопасность.

Возможность обеспечения описанного выше технического результата при осуществлении изобретения основывается на химической формуле воды Н₂O, при соединении двух молекул водорода с молекулой кислорода образуется вода.

Принципиальные схемы емкости для безопасного хранения, перевозки и использования водорода представлена на фигурах 1 и 2.

Работа емкости для безопасного хранения, перевозки и использования водорода осуществляется следующим образом. Емкость внутри состоит из двух несообщающихся между собой групп ячеек наподобие пчелиных сот, первая группа представляет собой сообщающееся ячейки и предназначена для помещения в нее водорода, вторая группа сообщающихся ячеек - для помещения в нее кислорода, соотношение объемов 2 к 1, либо 0,68 к 0,32, такая пропорция, в целом, соответствует соотношению молекул водорода и кислорода в формуле воды Н₂О. При данной схеме, в случае внештатной ситуации, например детонация, взрыв, водород моментально смешивается с кислородом и превращается в воду, либо ее пар, что исключает взрыв и тяжелые последствия от таких внештатных ситуаций.

В двигателе в качестве топлива используется водород, а кислород употребляется как окислитель. Либо кислород может забираться из окружающей среды, в этом случае кислород из емкости не расходуется. Расходование водорода с кислородом, а также их закачка в емкость, могут осуществляться параллельно. Закачка и расходование водорода из емкостей, предназначенных для его хранения и перевозки, могут осуществляться без удаления кислорода.

Краткое описание чертежей:

На фигуре №1 изображена емкость для безопасного хранения, перевозки и использования водорода с обеспечением соотношения объема водорода и кислорода 2 к 1 путем создания разности давления, в поперечном разрезе:

1) емкость;

2) система ячеек для водорода;

3) система ячеек для кислорода;

4) канал закачки водорода;

5) канал закачки кислорода;

6) канал выхода водорода;

7) канал выхода кислорода;

8) спускные клапаны;

9) аварийный клапан.

На фигуре №2 изображена емкость для безопасного хранения, перевозки и использования водорода с обеспечением соотношения водорода 2 к 1 путем устройства ячеек с различным объемом, в поперечном разрезе:

1) емкость;

2) система ячеек для водорода;

3) система ячеек для кислорода;

4) канал закачки водорода;

5) канал закачки кислорода;

6) канал выхода водорода;

7) канал выхода кислорода;

8) спускные клапаны;

9) аварийный клапан.

Осуществление емкости для безопасного хранения, перевозки и использования водорода.

Названной емкостью могут оснащаться летательные аппараты военной и гражданской авиации, а также иные транспортные средства с двигателями, работающими на водородном топливе, помимо того на основании предложенной конструкции могут выполняться цистерны и другие емкости для хранения и перевозки водородного топлива, обеспечивая достижение упоминавшихся ранее полезных свойств.

Изобретение относится к емкостям для безопасного хранения, перевозки и использования водорода. Емкость представляет собой сосуд, содержащий корпус, который внутри состоит из двух несообщающихся групп ячеек с раздельным размещением в них водорода и кислорода в пропорции, соответствующей химической формуле воды Н₂О. При данной схеме в случае внештатной ситуации, например детонация, водород моментально смешивается с кислородом и превращается в воду либо ее пар, что исключает взрыв и тяжелые последствия от таких внештатных ситуаций, в двигателе в качестве топлива используется водород, а кислород употребляется как окислитель либо кислород забирается из окружающей среды, кислород в этом случае не расходуется. Технический результат заключается в исключении взрывов. 2 ил.

Емкость для безопасного хранения, перевозки и использования водорода, выполненная в виде сосуда, содержащего корпус, который внутри состоит из двух несообщающихся между собой групп ячеек наподобие пчелиных сот, первая группа выполнена в виде сообщающихся между собой ячеек, предназначенных для помещения в них водорода, вторая группа выполнена в виде сообщающихся ячеек, предназначенных для помещения в них кислорода, закачивание водорода осуществлено с большим давлением для обеспечения большего объема, чем кислород, в пропорции 2 к 1 или 0,68 к 0,32, причем емкость выполнена таким образом, что закачка водорода в емкости, предназначенные для его хранения, перевозки и использования, а также расходование либо извлечение могут осуществляться без удаления кислорода, при этом материал, из которого изготавливаются ячейки, менее прочный, чем материал для корпуса емкости, причем емкость содержит аварийный клапан, установленный в корпусе, через который в случае возникновение внештатной ситуации осуществляется удаление образовавшихся при смешении водорода и кислорода воды либо пара.