Водородная заправочная станция с автономным модулем получения водорода Российский патент 2023 года по МПК F17C5/00 

Описание патента на изобретение RU2803371C1

[01] Область техники

[02] Изобретение относится к области энергетики, а именно к энергетическим комплексам, осуществляющим производство водорода гидролизным способом, в частности, с использованием алюминия и воды в качестве исходного сырья, хранение водорода и подачу под давлением чистого водорода по требованию потребителям, использующим водород, преимущественно, в качестве топлива для автотранспорта, использующего водородные топливные элементы, или в двигателях внутреннего сгорания.

[03] Уровень техники

[04] Из уровня техники известно, что на водородном транспорте, в большинстве случаев, используют бортовую баллонную систему хранения водорода под высоким рабочим давлением (от 30 до 70 МПа). Для осуществления заправки такого транспорта необходимы водородные заправочные станции, обеспечивающие значительные количества чистого водорода под давлением, превышающим 70 МПа. Сдерживающим фактором на пути развития сетей водородных заправочных станций является комплексная проблема, связанная с производством, транспортировкой и хранением чистого водорода.

[05] Водород получают химическими или электрохимическими методами из водородсодержащих соединений.

[06] Известны способы получения водорода и водородосодержащего топлива для водородных заправочных станций конверсией углеводородов (паровой каталитической конверсией). К примеру, данный способ описан в патенте РФ на изобретение RU 2760879, 01.12.2021. Недостатками способа получения водорода из углеводородного сырья являются:

[07] - образование значительного количества примесей в водороде, недопустимых для работы топливных элементов, что вызывает необходимость в сложных, дорогостоящих системах очистки водорода;

[08] - образование значительного количества двуокиси углерода в результате конверсии углеводородов, появление «углеродного следа», вызывающее негативное влияния на экологическую обстановку.

[09] В перспективе, из-за истощения мировых запасов углеводородного сырья основным источником получения водорода будет являться вода. Способы получения водорода электролизом воды для водородных заправочных станций известны. В частности, данный способ описан в патенте РФ на изобретение RU 2179120, 10.02.2002. Недостатком получения водорода электролизом воды являются значительные энергетические затраты (около 5 кВт⋅ч/м3 или 56 кВт⋅ч/кг).

[010] Водород, полученный рассмотренными выше способами, имеет низкое давление (до 3,0 МПа) и требует значительных затрат энергии на его компримирование. Исходя из этого, обеспечение водородом водородных заправочных станций, удаленных от централизованного энергообеспечения и производства водорода, представляет серьезную проблему.

[011] Известен гидролизный способ получения водорода, лежащий в основе заявленного изобретения, в котором в качестве исходных компонентов для получения водорода являются алюминий, используемый в виде порошка, и очищенная вода. Данный способ имеет ряд преимуществ, таких как высокая чистота и повышенное давление получаемого водорода, экзотермический характер процесса, экологическая чистота способа, большие запасы исходного сырья и широкая производственная база порошков алюминия.

[012] Из уровня техники известна установка по производству компримированного водорода, электроэнергии, тепла и гидроксидов алюминия, описанная в патенте РФ на полезную модель RU 136427, 10.01.2014. Установка содержит узел смешения порошка алюминия и очищенной воды, реактор гидротермального окисления, линию вывода пароводородной смеси и линию вывода водной суспензии бемита, узел разделения пароводородной смеси, теплообменник, турбину с электрогенератором.

[013] Недостатком данного технического решения в части получения водорода является сложная система подготовки и подачи исходных реагентов в гидротермальный реактор, в частности, суспензии с массовым соотношением порошка алюминия к воде 1:1,5÷2,5. Физические свойства суспензии порошка алюминия в воде в указанном соотношении не позволяют использовать промышленно выпускаемые дозировочные насосы для подачи суспензии в гидротермальный реактор (по причине невозможности всасывания, потери герметичности клапанов в линиях всасывания и нагнетания суспензии). Также подача в реактор суспензии с массовым соотношением порошка алюминия к воде 1:1,5÷2,5 может стать причиной образования в реакторе окислов алюминия в форме корунда или сплавленного алюминия, что приведет к выходу реактора из строя, забивки линий дренажа и повреждению запорной арматуры.

[014] Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является водородная заправочная станция, описанная в статье Дмитриева А.Л., Иконникова В.К. «Водородная заправочная станция на основе установки получения водорода гидротермальным методом окисления промышленных порошков алюминия» [RU]. Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE), 2017, (10-12):75-85. Водородная заправочная станция включает блок хранения компонентов (порошка алюминия и очищенной воды); автономный модуль получения водорода, содержащий реактор гидротермального окисления, линию вывода пароводородной смеси и линию вывода водной суспензии бемита, узел разделения пароводородной смеси, теплообменник, паровую турбину; сборник водной суспензии бемита, соединенный с линией вывода водной суспензии бемита; компрессорно-заправочный модуль.

[015] Недостатками ближайшего аналога является то, что:

[016] - сброс пароводородной смеси из реактора происходит напрямую через паровую турбину, в следствие чего полученный водород имеет недостаточно высокое давление (около 0,1 МПа), которое необходимо повышать с помощью компрессора;

[017] - конструкция автономного модуля получения водорода, описанная в ближайшем аналоге, может привести к утечкам водорода в паровой турбине, что снижает безопасность установки;

[018] - низкая эффективность установки, так как не менее 10% тепла, образованного в результате химической реакции в гидротермальном реакторе, рассеивается в окружающую среду.

[019] Таким образом, технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, являются недостаточная безопасность водородной заправочной станции, большой расход энергии установки на компримирование водорода до нужной величины давления, низкая мощность энергоустановки.

[020] Раскрытие сущности изобретения

[021] Технический результат изобретения заключается в повышении автономности водородной заправочной станции за счет преобразования продуктов химической реакции в электроэнергию, используемую потребляющим оборудованием водородной заправочной станции; понижении расхода энергии на компримирование водорода; повышении безопасности за счет исключения утечек водорода в процессе производства (получения) водорода; повышении мощности производства (получения) водорода.

[022] Указанный технический результат достигается в изобретении за счет того, что водородная заправочная станция с автономным модулем получения водорода включает блок хранения компонентов в виде порошка алюминия и воды, связанный с автономным модулем получения водорода и сборником водной суспензии бемита; автономный модуль получения водорода, содержащий узел смешения порошка алюминия и очищенной воды, реактор гидротермального окисления, линию вывода пароводородной смеси и линию вывода водной суспензии бемита, узел разделения пароводородной смеси, ресивер водорода, турбинную энергоустановку; сборник водной суспензии бемита, связанный линией вывода водной суспензии бемита с автономным модулем получения водорода; компрессорно-заправочный модуль, связанный с ресивером водорода автономного модуля получения водорода; блок дистанционного контроля и управления водородной заправочной станцией с пусковым энергетическим модулем и системой согласования параметров электропитания, при этом турбинная энергоустановка имеет независимый контур с теплоносителем, на котором установлены теплообменник, выполненный с возможностью съема тепла с линии вывода пароводородной смеси и линии вывода водной суспензии бемита, и турбина с электрогенератором, подключенным к блоку дистанционного контроля и управления водородной заправочной станцией с возможностью подачи в него электроэнергии, а в качестве ресивера водорода, использован ресивер водорода высокого давления.

[023] Кроме того, для достижения технического результата предусмотрены частные варианты реализации изобретения, согласно которым:

[024] - узел смешения порошка алюминия и очищенной воды содержит насос-дозатор воды, податчик-дозатор порошка алюминия, смеситель, насос высокого давления;

[025] - на линии вывода пароводородной смеси и линии вывода водной суспензии бемита установлены дроссельные регуляторы;

[026] - узел разделения пароводородной смеси содержит отделитель конденсата, дроссельный регулятор, фильтр очистки и осушитель водорода;

[027] - турбинная энергоустановка содержит установленные на независимом контуре с теплоносителем конденсатор, насос охлаждения и питательный насос;

[028] - ресивер водорода высокого давления выполнен с возможностью сбора водорода до 15 Мпа;

[029] - в качестве пускового энергетического модуля блока дистанционного контроля и управления водородной заправочной станцией использовано, по меньшей мере, одно из следующих устройств: дизель-генератор, аккумулятор, топливный элемент;

[030] - компрессорно-заправочный модуль содержит компрессоры высокого давления, заправочную рампу высокого давления, диспенсер.

[031] Использование в автономном модуле получения водорода водородной заправочной станции турбинной энергоустановки, содержащий теплообменник, выполненный с возможностью съема тепла как с линии вывода пароводородной смеси, так и с линии вывода водной суспензии бемита позволяет увеличить мощность водородной заправочной станции, так как количество тепла на линии вывода водной суспензии бемита составляет не менее 10% от общего количества тепла, образующегося в результате химической реакции гидротермального окисления. Съем тепла пароводородной смеси в теплообменнике обеспечивает поступление водорода в ресивер под повышенным давлением до 15 МПа, что позволяет уменьшить количество энергии, необходимое для компримирования водорода до необходимого уровня давления (около 70 Мпа), поступающего потребителю. Также турбинная энергоустановка содержит независимый от вышеуказанных линий контур (магистраль) с теплоносителем, в результате нагревания которого образуется водяной пар, приводящий в действие турбину с электрогенератором, что исключает образование утечек водорода в турбинной энергоустановке, обеспечивая безопасность водородной заправочной станции. Наличие блока дистанционного контроля и управления с пусковым энергетическим модулем и системой согласования параметров электропитания в водородной заправочной станции позволяет контролировать параметры системы и управлять ими, что также повышает безопасность и надежность водородной заправочной станции. Подключение электрогенератора турбины к блоку дистанционного контроля позволяет распределять электроэнергию, образованную турбинной энергоустановкой, по потребляющему оборудованию водородной заправочной станции, что обеспечивает ее автономность и исключает необходимость использования других источников энергии на данном этапе.

[032] Краткое описание чертежей

[033] Изобретение поясняется чертежами, где:

На фигуре 1 показана блок-схема водородной заправочной станции с автономным модулем получения водорода в соответствии с заявленным изобретением.

На фигуре 2 показана конструкция автономного модуля получения водорода водородной заправочной станции.

[034] Элементы конструкции и другие объекты обозначены на фигурах следующими позициями:

I - блок хранения компонентов;

II - автономный модуль получения водорода;

III - компрессорно-заправочный модуль;

IV сборник суспензии бемита;

V - блок дистанционного контроля и управления водородной заправочной станции;

1 - насос-дозатор воды;

2 - податчик-дозатор порошка алюминия;

3 смеситель;

4 насос высокого давления;

5 реактор гидротермального окисления;

6 - дроссельный регулятор,

7 дроссельный регулятор;

8 - теплообменник;

9 - отделитель конденсата;

10 - дроссельный регулятор; 11- фильтр очистки;

12 осушитель водорода;

13 ресивер водорода высокого давления;

14 - турбина с электрогенератором;

15 питательный насос;

16 - конденсатор;

17 - насос охлаждения;

18 линия вывода пароводородной смеси;

19 линия вывода водной суспензии бемита;

20 - независимый контур с теплоносителем.

[035] Осуществление изобретения

[036] Водородная заправочная станция с автономным модулем получения водорода включает блок (I) хранения компонентов, а именно порошка алюминия и очищенной воды, автономный модуль (II) получения водорода, компрессорно-заправочный модуль (III), сборник (IV) водной суспензии бемита, блок (V) дистанционного контроля и управления водородной заправочной станцией, представленные на фиг.1. Блок (I) хранения компонентов (порошка алюминия и очищенной воды) включает питательную емкость для сбора и хранения воды, систему водоподготовки, в зависимости от источника водоснабжения, представляющую собой комбинированную очистку путем фильтрации и обратного осмоса, и бункер с порошком алюминия (на фигурах не показаны). Указанный блок (I) связан линиями подачи компонентов и рециклинга оборотной воды с автономным модулем (II) получения водорода, а линией рециклинга оборотной воды со сборником (IV) суспензии бемита. В свою очередь, автономный модуль (II) получения водорода связан с компрессорно-заправочным модулем (III) и сборником (IV) суспензии бемита. Информация от первичных преобразователей (термопар, датчиков давления), размещенных в блоках (I -IV), поступает в контроллер (на фигурах не показан) блока (V) дистанционного контроля и управления, обрабатывается на компьютере высокого уровня (на фигурах не показан) с выдачей управляющих команд на оборудование и автоматическую арматуру водородной заправочной станции. На момент запуска процесса получения водорода или момент прекращения работы автономного модуля (II) получения водорода, в блоке (V) дистанционного контроля и управления водородной заправочной станцией предусмотрен пусковой энергетический модуль (на фигурах не показан), представляющий собой источник питания, выбранный из ряда следующих устройств: дизель-генератор, аккумулятор, топливный элемент, или их комбинация.

[037] Основным элементом водородной заправочной станции является автономный модуль (II) получения водорода, представленный на фигуре 2. Автономный модуль (II) получения водорода включает узел смешения порошка алюминия и очищенной воды, реактор (5) гидротермального окисления, линию (18) вывода пароводородной смеси и линию (19) вывода водной суспензии бемита, узел разделения пароводородной смеси, ресивер (13) водорода высокого давления, турбинную энергоустановку. Узел смешения порошка алюминия и очищенной воды связан с блоком (I) хранения компонентов и содержит насос-дозатор (1) воды, податчик-дозатор (2) порошка алюминия, смеситель (3) и насос (4) высокого давления. Смеситель (3) через насос (4) высокого давления соединен с реактором (5) гидротермального окисления. На линии (18) вывода пароводородной смеси и линии (19) вывода водной суспензии бемита установлены дроссельные регуляторы (6,7). Реактор (5) гидротермального окисления по линии (18) вывода пароводородной смеси связан через дроссельный регулятор (6) с теплообменником (8) и узлом разделения пароводородной смеси, а по линии (19) вывода водной суспензии бемита связан через дроссельный регулятор (7) с теплообменником (8). Теплообменник (8) подключен к независимому контуру (20) турбинной энергоустановки, которая содержит установленные также на независимом контуре (20) паровую турбину (14) с электрогенератором, питательный насос (15) и конденсатор (16) с насосом (17) охлаждения. Узел разделения пароводородной смеси включает последовательно установленные отделитель (9) конденсата, дроссельный регулятор (10), поддерживающий заданное давление в отделителе (9) конденсата, фильтр (11) очистки, который улавливает высокодисперсные частицы бемита и осушитель (12) водорода для снижения влажности. Водород накапливается в ресивере (13) водорода высокого давления, который связан с компрессорно-заправочный модулем (III), обеспечивающим подачу водорода конечному потребителю.

[038] Основными элементами компрессорно-заправочного модуля (III) водородной заправочной станции являются компрессоры высокого давления (далее компрессоры ВД), заправочная рампа высокого давления (далее - рампа ВД) до 90 МПа, представляющая собой сборку металлокомпозитных баллонов с лейнерами из нержавеющей стали (например, производства ЗАКБ "САФИТ"), диспенсер. В качестве компрессора высокого давления может быть использован, например, компрессор поршневой безмаслянный фирмы «Ковинт» производительностью 120 нм3/час на давление до 40 МПа, мощностью 37 кВт.

[039] Сборник (IV) суспензии бемита представляет собой емкость с возможностью декантации воды от оседающего бемита, выполненную в стационарном или транспортируемом исполнении, в зависимости от предназначения водородной заправочной станции.

[040] Блок (V) дистанционного контроля и управления водородной заправочной станцией представляет собой автоматизированную систему управления на базе промышленного компьютера, позволяющую максимально упростить процесс эксплуатации водородной заправочной станции, обеспечивать ее правильную и безопасную работу, фиксацию изменения основных эксплуатационных параметров и обходиться минимальным количеством обслуживающего персонала в количестве до двух человек. Основным элементом блока (V) дистанционного контроля и управления водородной заправочной станции является промышленный компьютер, установленный в специальном отсеке управления, где также располагаются дисплеи, вторичные приборы основных датчиков, средства регистрации и органы управления. Указанный компьютер записывает, хранит, обрабатывает всю информацию о работе узлов водородной заправочной станции, при необходимости или в результате действий оператора выдает соответствующие команды по изменению рабочих параметров тех или иных аппаратов и узлов. Также возможно получить внешний отчет о всех параметрах работы водородной заправочной станции за отчетный период (например, посуточно). Автономные микропроцессорные системы, связанные с компьютером блока (V) дистанционного контроля и управления водородной заправочной станции, контролируют процесс подготовки рабочей суспензии (узел смешения порошка алюминия и очищенной воды), работу реактора (5) гидротермального окисления, линий вывода пароводородной смеси и вывода водной суспензии бемита (18, 19), узла разделения пароводородной смеси, ресивера (13) водорода высокого давления автономного модуля (II) получения водорода.

[041] Компрессорно-заправочный модуль (III) имеет собственное программно -аппаратное обеспечение, связанное с компьютером блока (V) дистанционного контроля и управления водородной заправочной станции.

[042] Турбинная энергоустановка, а также пусковой энергетический модуль и система согласования параметров электропитания (преобразователей напряжения), также имеют собственный микропроцессорный блок управления.

[043] Работа водородной заправочной станции с автономным модулем получения водорода осуществляется следующим образом.

[044] Порошок алюминия с дисперсностью до 50 мкм и очищенная путем дистилляции или деионизации вода из блока (I) хранения компонентов с помощью податчика-дозатора (2) порошка алюминия и насоса-дозатора (1) воды подаются в заданном соотношении в смеситель (3) для приготовления суспензии. Из смесителя (3) водная суспензия порошка алюминия с массовым соотношением порошка алюминия к воде 1:7^9 закачивается насосом (4) высокого давления в предварительно разогретый до температуры 300 350 С реактор (5) гидротермального окисления. Энергия для обеспечения начальной стадии процесса поступает от пускового энергетического модуля, входящего в состав блока (V) дистанционного контроля и управления водородной заправочной станции.

[045] В реакторе (5) гидротермального окисления при температуре 300-350°С и давлении 10-15 МПа протекает реакция по уравнению:

с образованием гидроокиси алюминия (бемита) и водорода, которые в виде водной суспензии бемита и пароводородной смеси (смеси водорода с насыщенным водяным паром) непрерывно выводятся из реактора (5) гидротермального окисления. Водная суспензия бемита через дроссельный регулятор (7), отслеживающий уровень суспензии бемита в реакторе (5), по линии (19) вывода водной суспензии бемита поступает в теплообменник (8), отдает тепловую энергию на рабочую среду турбинной энергоустановки и поступает в сборник (IV) водной суспензии бемита, где в процессе седиментации часть воды отделяется и возвращается в блок (I) хранения компонентов, таким образом обеспечивается рециклинг воды. Накопленный в сборнике (IV) водной суспензии бемита влажный бемит отправляется на реализацию или рециклинг потребителю путем перекачивания в транспортную емкость или замены сборника целиком. Пароводородная смесь из реактора (5) гидротермального окисления через дроссельный регулятор (6), поддерживающий рабочее давление в реакторе (5), по линии (18) вывода пароводородной смеси поступает в теплообменник (8), где также отдает тепловую энергию (теплота реакции составляет 15,3 кДж с 1 г окисленного алюминия) на рабочее тело турбинной энергоустановки - независимый контур (20) (магистраль) с теплоносителем (предпочтительно, водой), который под воздействием тепловой энергии, переданной, как описано выше, посредством теплоообменника (8), нагревается, образуя водяной пар, поступающий на лопатки турбины (14). Турбина (14) совершает обороты и вырабатывает механическую энергию, используемую электрогенератором для выработки электроэнергии. Турбинная энергоустановка обращается в замкнутом цикле с помощью конденсатора (16) и питательного насоса (15). Остаточное тепло, отводимое с конденсатора (16) охлаждающей водой, подаваемой насосом (17), поступает на отопление водородной заправочной станции или рассеивается в атмосферу. Электроэнергия с электрогенератора поступает в блок (V) дистанционного контроля и управления водородной заправочной станции и распределяется по потребляющему оборудованию водородной заправочной станции. В отделителе (9) конденсата водород отделяется от воды, вода возвращается в процесс путем вытеснения избыточным давлением. Водород через дроссельный регулятор (10), поддерживающий заданное давление в отделителе (9) конденсата, и фильтр (11) очистки, улавливающий высоко дисперсные частицы бемита, поступает в осушитель (12) водорода для снижения влажности и накапливается под высоким давлением до 15 МПа в ресивере (13) водорода высокого давления. Качество водорода в ресивере (13) соответствует ГОСТ 3022-80 (марка А). Ресивер (13) водорода высокого давления связан с компрессорно-заправочным модулем (III), в котором давление водорода повышается компрессорами, водород накапливается в заправочной рампе высокого давления и с помощью диспенсера выдается конечным потребителям.

[046] Ниже в качестве примера приведены основные технические характеристики водородной заправочной станции с автономным модулем получения водорода по настоящему изобретению, производительность которой составляет 100 Нм3 в час, предназначенной для заправки 40 (сорока) легковых автомобилей, использующий водородные топливные элементы, в сутки:

- расход порошка алюминия 81 кг/час;

- расход воды 230 кг/час (110 кг/час на реакцию и 120 кг/час увлажнение бемита);

- нарабатываемый водород 100 нм3/час (8,93 кг/час);

- нарабатываемый бемит 180 кг/час;

- полная теплота реакции 1240 МДж/час;

- выработка электроэнергии (КПД 20%) 69 КВт;

- потребляемая мощность установки на стационарном режиме работы 25 кВт;

- мощность доступная для работы компрессорного-заправочного модуля 44 кВт (компрессор поршневой безмаслянный фирмы «Ковинт» производительностью 120 нм3/час на давление до 40 МПа, мощностью 37 кВт).

[047] Таким образом, водородная заправочная станция с автономным модулем получения водорода по настоящему изобретению позволяет решить проблему в обеспечении потребителей чистым водородом под высоким давлением в условиях удаления от водородных хранилищ и коммуникаций, а также источников электрической энергии для выработки водорода.

[048] При этом настоящее техническое решение обладает:

[049] безопасностью за счет наличия блока дистанционного контроля и управления с пусковым энергетическим модулем и системой согласования параметров электропитания, а также устранения вероятности утечек водорода в турбинной энергоустановке;

[050] - высокой мощностью за счет съема тепла как от пароводородной смеси, так и суспензии бемита, образующихся в результате реакции в реакторе гидротермального окисления и преобразованием данного тепла в электроэнергию, которая распределяется по потребляющему оборудованию водородной заправочной станции;

[051] - пониженными, по сравнению с аналогами, затратами энергии на компримирование водорода за счет наличия компрессорно-заправочного модуля, связанного с ресивером водорода высокого давления.

Похожие патенты RU2803371C1

название год авторы номер документа
Способ получения водорода 2021
  • Волков Эдуард Петрович
  • Власкин Михаил Сергеевич
  • Волков Константин Эдуардович
RU2793817C1
ГИБРИДНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2016
  • Булат Павел Викторович
  • Продан Николай Васильевич
  • Волобуев Игорь Алексеевич
RU2636599C1
АВТОНОМНАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2008
  • Дмитриев Алексей Леонидович
  • Иконников Валерий Константинович
  • Румянцев Александр Игоревич
  • Рыжкин Владимир Юрьевич
RU2388649C1
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ 2003
  • Никифоров Б.В.
  • Рубальский Д.М.
  • Соколов В.С.
  • Чигарев А.В.
  • Давыдов В.Н.
  • Дмитриев А.Л.
  • Прохоров Н.С.
  • Рыжкин В.Ю.
  • Иконников В.К.
  • Жуков Н.Н.
RU2236984C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРУНДА ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ 2012
  • Школьников Евгений Иосифович
  • Лисицын Алексей Викторович
  • Власкин Михаил Сергеевич
  • Жук Андрей Зиновьевич
  • Шейндлин Александр Ефимович
RU2519450C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕМИТА И ВОДОРОДА 2007
  • Берш Александр Валентинович
  • Иванов Юрий Леонидович
  • Мазалов Юрий Александрович
  • Корманова Светлана Ивановна
  • Лисицын Алексей Викторович
RU2363659C1
ЭНЕРГОУСТАНОВКА С ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМИ ГЕНЕРАТОРАМИ 2004
  • Глухих Игорь Николаевич
  • Челяев Владимир Филиппович
  • Старостин Александр Николаевич
RU2301480C2
УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРООКИСИ АЛЮМИНИЯ И ВОДОРОДА 2007
  • Могилевский Игорь Николаевич
RU2350563C2
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ 2008
  • Прохоров Николай Сергеевич
  • Соколов Владимир Сергеевич
  • Ченцов Михаил Сергеевич
  • Янкевич Александр Иванович
RU2381951C1
ГИДРОРЕАКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА 2007
  • Милинчук Виктор Константинович
  • Мерков Сергей Михайлович
RU2371382C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 803 371 C1

Реферат патента 2023 года Водородная заправочная станция с автономным модулем получения водорода

Изобретение относится к области энергетики, а именно к энергетическим комплексам, осуществляющим производство водорода гидролизным способом. Водородная заправочная станция с автономным модулем получения водорода включает блок (I) хранения компонентов в виде порошка алюминия и воды, связанный с автономным модулем (II) получения водорода и сборником (IV) водной суспензии бемита; автономный модуль (II) получения водорода, содержащий узел смешения порошка алюминия и очищенной воды, реактор (5) гидротермального окисления, линию (18) вывода пароводородной смеси и линию (19) вывода водной суспензии бемита, узел разделения пароводородной смеси, ресивер (13) водорода, турбинную энергоустановку; сборник (IV) водной суспензии бемита, связанный линией (19) вывода водной суспензии бемита с автономным модулем (II) получения водорода; компрессорно-заправочный модуль (III), связанный с ресивером (13) водорода автономного модуля (II) получения водорода; блок (V) дистанционного контроля и управления водородной заправочной станцией с пусковым энергетическим модулем и системой согласования параметров электропитания, при этом турбинная энергоустановка имеет независимый контур (20) с теплоносителем, на котором установлены теплообменник (8), выполненный с возможностью съема тепла с линии (18) вывода пароводородной смеси и линии (19) вывода водной суспензии бемита, и турбина (14) с электрогенератором, подключенным к блоку (V) дистанционного контроля и управления водородной заправочной станцией с возможностью подачи в него электроэнергии, а в качестве ресивера (13) водорода, использован ресивер водорода высокого давления. Технический результат изобретения заключается в повышении автономности водородной заправочной станции, понижении расхода энергии на компримирование водорода, повышении безопасности за счет исключения утечек водорода в процессе производства водорода, повышении мощности производства водорода. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 803 371 C1

1. Водородная заправочная станция с автономным модулем получения водорода включает:

- блок (I) хранения компонентов в виде порошка алюминия и воды, связанный с автономным модулем (II) получения водорода и сборником (IV) водной суспензии бемита;

- автономный модуль (II) получения водорода, содержащий узел смешения порошка алюминия и очищенной воды, реактор (5) гидротермального окисления, линию (18) вывода пароводородной смеси и линию (19) вывода водной суспензии бемита, узел разделения пароводородной смеси, ресивер (13) водорода, турбинную энергоустановку;

- сборник (IV) водной суспензии бемита, связанный линией (19) вывода водной суспензии бемита с автономным модулем (II) получения водорода;

- компрессорно-заправочный модуль (III), связанный с ресивером (13) водорода автономного модуля (II) получения водорода;

отличающаяся тем, что содержит блок (V) дистанционного контроля и управления водородной заправочной станцией с пусковым энергетическим модулем и системой согласования параметров электропитания,

турбинная энергоустановка имеет независимый контур (20) с теплоносителем, на котором установлены теплообменник (8), выполненный с возможностью съема тепла с линии (18) вывода пароводородной смеси и линии (19) вывода водной суспензии бемита, и турбина (14) с электрогенератором, подключенным к блоку (V) дистанционного контроля и управления водородной заправочной станцией с возможностью подачи в него электроэнергии,

а в качестве ресивера (13) водорода использован ресивер водорода высокого давления.

2. Водородная заправочная станция по п.1, отличающаяся тем, что узел смешения порошка алюминия и очищенной воды содержит насос-дозатор (1) воды, податчик-дозатор (2) порошка алюминия, смеситель (3), насос (4) высокого давления.

3. Водородная заправочная станция по п.1, отличающаяся тем, что на линии (18) вывода пароводородной смеси и линии (19) вывода водной суспензии бемита установлены дроссельные регуляторы (6, 7).

4. Водородная заправочная станция по п.1, отличающаяся тем, что узел разделения пароводородной смеси содержит отделитель (9) конденсата, дроссельный регулятор (10), фильтр (11) очистки и осушитель (12) водорода.

5. Водородная заправочная станция по п.1, отличающаяся тем, что турбинная энергоустановка содержит установленные на независимом контуре (20) с теплоносителем конденсатор (16), насос (17) охлаждения и питательный насос (15).

6. Водородная заправочная станция по п.1, отличающаяся тем, что ресивер (13) водорода высокого давления выполнен с возможностью сбора водорода до 15 МПа.

7. Водородная заправочная станция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пускового энергетического модуля блока (V) дистанционного контроля и управления водородной заправочной станцией использовано по меньшей мере одно из следующих устройств: дизель-генератор, аккумулятор, топливный элемент.

8. Водородная заправочная станция по п.1, отличающаяся тем, что компрессорно-заправочный модуль (III) содержит компрессоры высокого давления, заправочную рампу высокого давления, диспенсер.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2803371C1

АВТОНОМНОЕ ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПРАВКИ БАЛЛОНОВ ВОДОРОДОМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 2018
  • Иванов Александр Дмитриевич
  • Климова Мария Андреевна
  • Нецкина Ольга Владимировна
  • Нефедкин Сергей Иванович
  • Панов Сергей Владимирович
  • Чайка Михаил Юрьевич
  • Шубенков Сергей Викторович
  • Иваненко Алексей Викторович
RU2708481C1
СПОСОБ ХРАНЕНИЯ И ПОДАЧИ ГАЗООБРАЗНОГО ВОДОРОДА 2007
  • Попович Владимир Андрианович
RU2381413C9
ЭНЕРГОУСТАНОВКА С ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМИ ГЕНЕРАТОРАМИ 2004
  • Глухих Игорь Николаевич
  • Челяев Владимир Филиппович
  • Старостин Александр Николаевич
RU2301480C2
Способ маркировки электрических проводов и жил кабелей 1955
  • Арцимович А.Н.
SU111851A1
EP 3428505 B1, 26.05.2021.

RU 2 803 371 C1

Авторы

Борейшо Анатолий Сергеевич

Борейшо Алексей Анатольевич

Клименко Вадим Валерьевич

Рыжкин Владимир Юрьевич

Сиротин Сергей Александрович

Даты

2023-09-12Публикация

2023-04-13Подача