Мобильная станция тепла и электричества Российский патент 2023 года по МПК F01K27/00 F24H1/00 F24D3/08 

Описание патента на изобретение RU2805715C1

Область техники

Изобретение относится к энергетике, конкретно к источникам тепловой и электрической энергии, использующим воду в качестве рабочего тела.

В последние годы в мире резко возрос интерес к источникам /1-30/ тепловой и электрической энергии, использующим воду (H2O) в качестве рабочего тела для получения горючих веществ (водорода, кислорода и их смеси в виде газа Брауна) взамен или в дополнение к углеводородному горючему.

Это связано не только с истощением в природе углеводородных источников сырья и ростом стоимости их добычи, но и с тем, что вода является высококонцентрированным широко распространенным и доступным в природе источником горючих веществ - водорода и кислорода. Согласно /3/ один литр воды H2O содержит около 1800 литров водорода с удельной теплотой сгорания Q=10,7⋅108 кДж/л (1.21⋅108 Дж/кг) /3/. Для сравнения /4/ удельная теплота сгорания торфа составляет 8.1⋅106 Дж/кг, бытового газа - 13.25⋅106 Дж/кг, бензина - 44⋅106 Дж/кг, ядерного топлива 824⋅1011 Дж/кг.

Чем больше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше удельный расход топлива, меньше габариты камеры сгорания источника электрической энергии и его габариты в целом при той же величине коэффициента полезного действия (КПД) источника энергии.

Разрыв молекулярных связей водорода и кислорода в воде, разложение (катализ) ее на горючие составляющие и выделение водорода требуют существенных энергетических затрат. Однако применение химических, твердотельных, электролитических, электродуговых, электромагнитных катализаторов и их комбинаций позволяет снизить /5-11/ затраты на катализ воды до приемлемых значений и, следовательно, синтезировать из воды водородное топливо, существенно превышающее по теплотворной способности существующие виды углеводородного топлива. Это в свою очередь позволяет обеспечить местным электропитанием и теплоснабжением объекты сельскохозяйственного, промышленного и военного назначения удаленных территорий, а также исключить необходимость доставки и хранения на этих территориях огромных запасов углеводородного топлива.

Уровень техники

Известны водяные источники электрической, тепловой и механической энергии /12÷25/, использующие воду в качестве рабочего тела и основанные на катализе (разложении) воды на горючие составляющие с последующим преобразованием их энергии в химической реакции горения в тепловую энергию и затем - тепловой энергии в механическую и электрическую энергию через электродинамическое или электромеханическое преобразование. При этом согласно /5÷23/ проблем производства из воды водорода в необходимых количествах не существует. Существует проблема его использования в теплотехнике и транспорте, связанная с взрывоопасностью накопленного водорода и повышенной температурой его горения.

Общим недостатком указанных /12÷23/ источников энергии является проблема хранения и применения водорода для производства тепловой, механической и/или электрической энергии.

Проблема хранения водорода связана с его высокой химической активностью. Время жизни водорода при контакте с металлами и атмосферным воздухом не превышает единиц-десятков минут. В связи с этим для получения тепловой энергии и последующих видов энергии водород желательно сжигать сразу (не накапливая взрыворазрушающих объемов) после разложения воды на водород и кислород. Кроме того, из-за малого объема и негорючести воды хранить и транспортировать концентрированное топливо Н2О гораздо удобнее и безопаснее, чем 1800 литров водорода, синтезированного из 1 литра воды.

Желательно создание мобильного источника энергии для производства из воды электричества, пара и горячей воды для мобильной системы отопления и горячего водоснабжения, лишенного указанных выше водородных проблем.

Известна /RU 2735883/ мобильная станция тепла и электричества (МСТЭ), использующая воду и алюминий в качестве рабочего вещества, выбранная в качестве прототипа и содержащая проточный химический генератор водорода (ХГВ), генератор тепла и генератор электричества, соединенные по сигнальным и управляющим входам/выходам с блоком управления, причем в качестве расходных реактивов для производства водорода в ХГВ использованы вода и алюминий в присутствии биологически безопасного катализатора.

Работа химического генератора водорода (ХГВ) в известном МСТЭ /RU 2735883/ основана на выделении водорода в экзотермической реакции алюминия с горячей водой в присутствии твердотельного химического активатора, разрушающей окисную пленку алюминия, блокирующую указанную химическую реакцию. Для этого твердотельный активатор выполнен из обезвоженного гидроксида щелочного металла, или сплава галлия, индия и олова. Преобразователь энергии водорода в электрическую энергию известного МСТЭ выполнен в виде последовательно соединенных парогенератора с литиевой рубашкой охлаждения и турбинного генератора электричества. Литиевая рубашка охлаждения парогенератора является источником тепла, а турбина, установленная на пути движения паров воды, - источником электричества.

Недостатком известной МСТЭ /RU 2735883/ является недостаточная надежность работы, связанная с проблемой оперативной замены алюминиевых пластин с биологически безопасным твердотельным катализатором, являющихся расходными материалами МСТЭ. Указанная замена требует разборки теплообменника ХГВ, что увеличивает простои в МСТЭ. Кроме того, выполнение преобразователя энергии водорода в электрическую энергию известной МСТЭ в виде последовательно соединенных парогенератора с литиевой рубашкой охлаждения и турбинного генератора электричества, кроме сложности исполнения, приводит к проблеме утилизации невостребованного попутного пара при производстве электричества.

В целом указанные недостатки известной МСТЭ /RU 2735883/ снижают надежность обеспечения теплом и электричеством внешних потребителей энергии.

Постановка задачи и цели изобретения

Задачей изобретения является сокращение простоев в работе МСТЭ и снижение тепловых потерь, снижающих надежность энергообеспечения теплом и электричеством гражданских и военных объектов в условиях дефицита углеводородного топлива.

Техническим результатом изобретения является расширение арсенала мобильных станций тепла и электричества (МСТЭ), использующих воду и алюминий в качестве рабочего вещества.

Сущность изобретения

Решение поставленной задачи и, как следствие, достижение заявленного технического результата достигается тем, что мобильная станция тепла и электричества (МСТЭ) содержит проточный химический генератор водорода (ХГВ), генератор тепла и генератор электричества, соединенные по сигнальным и управляющим входам/выходам с блоком управления. Причем в качестве расходных реактивов для производства водорода в ХГВ использованы вода и алюминий в присутствии биологически безопасного катализатора

Новыми техническими признаками МСТЭ являются:

- Снабжение реакционной камеры проточного ХГВ патрубками с клапанами-дозаторами для непрерывной и дозированной подачи в нее расходных реактивов и катализатора;

- Выполнение катализатора из кристаллогидрата метасиликата натрия;

- Выполнение генератора тепла в виде водяной рубашки, охватывающей горячую поверхность реакционной камеры;

- Выполнение генератора электричества - в виде водородного электрогенератора.

Доказательство достижения заявленного технического результата

Выполнение ХГВ проточным по всем химическим реактивам экзотермической реакции производства водорода, включая алюминий, воду и химическое активное вещество – катализатор, снимающий оксидную пленку с поверхности алюминия, а также использование биологически безопасного кристаллогидрата метасиликата натрия в качестве катализатора экзотермической реакции производства водорода, позволяют наладить непрерывный и безопасный для окружающей среды процесс производства водорода.

Использование в качестве генератора тепла водяной рубашки, охватывающей горячую поверхность реакционной камеры, позволяет не только использовать экзотермическое тепло для систем отопления и горячего водоснабжения, но и использовать водяную рубашку в качестве охладителя реакционной камеры ХГВ. Такое охлаждение, в свою очередь, позволяет управлять температурой и скоростью химической реакции при производстве водорода и, как следствие, управлять выходной энергией генератора тепла и генератора электричества дополнительно к управлению указанной энергией через дозирование реактивов, поставляемых в реакционную камеру.

Выполнение генератора электричества - в виде водородного электрогенератора позволяет по сравнению с прототипом /RU 2735883/, использующим паровую турбину, снизить тепловые потери и одновременно снизить тепловую заметность МСТЭ на фоне окружающей среды.

В целом указанные технические преимущества позволяют создать новый вид МСТЭ и, как следствие, расширить арсенал мобильных источников тепла и электричества, использующих воду и алюминий в качестве рабочего вещества. Повсеместная доступность воды, а также пониженное (0.83 г/л) количество алюминия на литр водорода, требуемое для производства водорода, в свою очередь, позволяют решить задачу повышения надежности энергообеспечения теплом и электричеством гражданских и военных объектов в условиях дефицита углеводородного топлива в местах, удаленных от магистральных линий газового, электрического и теплового энергоснабжения.

Ссылка на чертежи

Сущность изобретения поясняется чертежами, представленными на фиг. 1-фиг. 4.

На фиг. 1 - представлена функциональная схема мобильной станции тепла и электричества (МСТЭ), использующей алюминий и воду в качестве рабочего вещества, а кристаллогидрат метасиликат натрия – в качестве катализатора химических процессов в ХГВ, на фиг. 2 - пример исполнения водородного электрогенератора с валом отбора мощности для привода колес МСТЭ, на фиг. 3, фиг. 4 – вариант исполнения проточного ХГВ с генератором тепла в виде рубашки охлаждения реакционной камеры и шнеком для перемешивания и вывода отработанных реактивов с нижним и верхним приводом вращения соответственно.

На фиг. 1-4 обозначены:

1 - Химический генератор водорода (ХГВ):

1.1, 1.2, 1.3 – клапан – дозатор ввода порошка алюминия, метасиликат натрия (Na2O (SiO2)n) и воды соответственно;

1.4, 1.5, 1.6 – датчик температуры, давления, уровня жидкости в ХВГ 1 соответственно;

1.7, 1.8 – клапан вывода водорода и продуктов реакции соответственно;

1.9, 1.10, 1.11 – насос подкачки порошка алюминия, метасиликат натрия (Na2O (SiO2)n) и воды соответственно;

1.12, 1.13, 1.14 – загрузочная емкость для порошка алюминия, кристаллогидрата метасиликата натрия (Na2O (SiO2)n) и воды (Н2О) соответственно;

1.15 - винтовой смеситель (шнек);

1.16 – червячная передача;

1.17 – привод вращения шнека 1.15;

1.18 – емкость для слива продуктов реакции;

1.19 – ресивер;

1.20 - реакционная камера;

1.21 - рабочий клапан ресивера;

2. - Генератор тепла (водяная рубашка):

2.1– клапаны ввода/вывода теплоносителя;

2.2 – внешняя система отопления и горячего водоснабжения;

3. – водородный генератор электричества:

3.1 - двигатель внутреннего сгорания (ДВС) водорода - генератор кинетической энергии Wk;

3.2 – генератор электричества (динамо-машина);

3.3 – раздаточная коробка передач (редуктор);

3.4, 3.5 – вал отбора мощности для электрогенератора и для привода колес МСТЭ соответственно;

3.6 – газовый электрогенератор

4. – Цифровой блок управления (контроллер) МСТЭ;

5. – Блок аналого-цифровых преобразователей;

6. - Колесное шасси.

Раскрытие сущности изобретения

Согласно фиг. 1 - 4 мобильная станция тепла и электричества (МСТЭ) содержит колесное шасси 6, на котором установлены быстросъемные проточный химический генератор водорода (ХГВ) 1, генератор 2 тепла и генератор 3 электричества. Указанные генераторы снабжены соответствующим клеммными коробками и комплектом проводов для соединения по сигнальным и управляющим входам/выходам с цифровым блоком 4 управления. В качестве расходных реактивов для производства водорода в ХГВ 1 использованы вода и алюминий в присутствии биологически безопасного катализатора - метасиликата натрия.

Проточный ХГВ 1 содержит герметичную реакционную камеру 1.20, снабженную патрубками с клапанами–дозаторами 1.1, 1.2, 1.3 и соответствующими насосами 1.9, 1.10, 1.11 для непрерывной и дозированной подачи из внешних загрузочных емкостей 1.12, 1.13, 1.14 в камеру 1.20 расходных реагентов порошка алюминия, кристаллогидрат метасиликат натрия (Na2O (SiO2)n) и воды соответственно. Для инициирования химической реакции производства водорода при комнатной температуре кристаллогидрат метасиликат натрия (Na2O (SiO2)n) целесообразно выбирать девяти водным – наногидрат (Na2SiO3 ⋅9Н2О) или пяти водным - пентагидрат (Na2SiO3 ⋅5Н2О)

В верхней части камеры 1.20 установлен клапан 1.7 вывода водорода, а в днище – клапан 18 слива продуктов реакции во внешнюю накопительную емкость 1.18. Для перемешивания и вывода реактивов в нижней конусообразной части камеры 1.20 установлен винтовой шнек 1.15 конусообразной формы с нижним (фиг. 3) или верхним (фиг. 4) приводом 1.17 вращения. Привод 1.17 выполнен в виде реверсивного двигателя, вал вращения которого соединен с валом вращения шнека 1.15 через червячную передачу 1.16 (фиг. 3) или непосредственно - с валом вращения шнека 1.15 (фиг. 4). Управляющий вход привода 1.17 соединен с управляющим выходом контроллера 4. В полости камеры 1.20 установлены – датчик 1.4 температуры, датчик 1.5 давления, датчик 1.6 уровня жидкости. По сигнальным выходам датчики 1.4 -1.6 соединены через блок 5 аналого-цифровых преобразователей (АЦП) с соответствующими сигнальными входами цифрового блока 4 управления - контроллера. Контроллер 4 выполнен на интегральных перепрограммируемых микросхемах и снабжен встроенной программой управления МСТЭ. Алгоритм программы контроллера 4 настроен на поддержание текущего соотношение доз алюминия, воды и метасиликата натрия в реакционной камере, генерирующее водород, в соотношении, масс.%:

алюминий – 8,..,10,

кристаллогидрат метасиликата натрия – 5,..,30,

вода – остальное,

а объем текущих доз - из требуемой производительности ХВГ 1 по водороду для получения заданного количества тепла и электричества в кВт*час. Командные выходы контроллера 4 соединены с управляющими входами соответствующих насосов 1.9, 1.10, 1.11 и клапанов 1.1, 1.2, 1.3.

Генератор тепла выполнен в виде водяной рубашки 2, охватывающей горячую поверхность реакционной камеры 1.20. Полость рубашки 2 снабжена патрубками с быстросъемными муфтами и клапанами 2.1 ввода/вывода теплоносителя для соединения с внешней системой 2.2 отопления и горячего водоснабжения 1.20. Рубашка снабжена датчиком 2.3 температуры теплоносителя. Сигнальный выход датчика 2.3 через АЦП 5 соединен с соответствующим сигнальным входом контроллера 4.

Генератор электричества - в виде водородного электрогенератора 3. Водородный электрогенератор 3 выполнен в виде топливного элемента на основе прямого преобразования внутренней энергии водорода в электричество или на основе сжигания водорода в газовом электрогенераторе 3.6 или в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) 3.1 с приводным генератором 3.2 электричества типа динамо-машина. Вал вращения ДВС 3.1 соединен через управляемый редуктор 3.3 с валом 3.4 вращения якоря динамо-машины 3.2 и с валом 3.5 привода колес самоходного шасси 6 МСТЭ.

Работа МСТЭ состоит в следующем.

Перед началом работы МСТЭ размещают в непосредственной близости от потребителя тепла и электричества. Далее вводно-выводные клапаны 2.1 водяной рубашки 2 через соответствующий комплект шлангов (на фигурах не показано) подключают к местной системе 2.2 отопления и/или горячего водоснабжения. Затем к реакционной камере 1.20 через клапаны–дозаторы 1.1, 1.2, 1.3 и насосы 1.9, 1.10, 1.11 подключают загрузочные емкости 1.12, 1.13, 1.14 с порошком алюминия, кристаллогидрат метасиликата натрия (Na2O (SiO2)n) и воды соответственно. После этого от бортовой аккумуляторной подают электропитание на электронную аппаратуру МСТЭ и включают контроллер 4. Контроллер 4 по заданной программе управления проводит опрос датчиков 1.4, 1.5, 1.6, 2.3 и по сигналу датчика 1.6 уровня об отсутствии в полости реактора 1.20 реактивов открывает клапаны–дозаторы 1.1, 1.2, 1.3 и включает насосы 1.9, 1.10, 1.11 на время, достаточное для подачи первой дозы реактивов в полость камеры 1.20 доз алюминия, воды и кристаллогидрат метасиликата натрия в указанном выше процентном соотношении, а объем текущих доз - из требуемой производительности ХВГ 1 по водороду для получения заданного количества тепла и электричества в кВт*час. Одновременно контроллер 4 включает реверсивный двигатель 1.17 в сторону вытеснения винтами шнека 1.15 реактивов из конусообразной полости камеры 1.20 и перемешивания в ней загруженных реактивов и биологически безопасного катализатора - метасиликата натрия. При этом в результате экзотермической реакции алюминия с водой в присутствии метасиликата натрия в указанном выше соотношении алюминия, воды и кристаллогидрата метасиликата натрия, образуется водород. Появившийся водород при открытых контроллером 4 водородном клапане 1.7 камеры 2 и клапане 1.21 ресивера 1.19 вытесняет воздух из полости камеры 2 и ресивера 1.19. После продувки водородом указанных полостей за заданное, в памяти контроллера 4, время последний закрывает клапан 1.21 и в ресивере 1.19 происходит накопление водорода. При достижении в ресивере 1.19 рабочего давления контроллер 4 открывает клапан 1.21 и водород поступает на водородный генератор 3. Одновременно подает, например, на свечу зажигания ДВС 3.1, через соответствующую катушку зажигания высоковольтный импульс. Водород воспламеняется и приводит во вращательное движение коленчатый вал ДВС 3.2. Кинетическая энергия вращения вала ДВС 3.1 через управляемый от контроллера 4 редуктор 3.3 передается на вал 3.4 для вращения якоря динамо-машины 3.2 для выработки электричества и/или на вал 3.5 отбора мощности для механических приводов колес, насосов и другого механического оборудования.

Одновременно с производством водорода и его преобразованием в электрическую и механическую энергию происходит выделение тепла в водяной рубашке 2. Контроллер 4 с помощью 2.3 датчика температуры теплоносителя в рубашке 2, а также с помощью 1.4 температуры, датчика 1.5 давления, датчика 1.6 уровня реактивов контролирует процесс выработки тепла и водорода, рассчитывает момент включения соответствующих клапанов и насосов для пополнения реактивов в реакционной камере 1.20. В периоды простоя потребления водорода контроллер 4 открывает клапан 1.8 сброса отработанных реактивов и одновременно включает реверсивный двигатель привода 1.17 на обратное вращение винта шнека 1.15. При этом за счет давления водорода камеры 1.20 и всасывающего вращения шнека 2 происходит удаление отработанных реактивов. Далее процесс производства водорода и соответствующего тепла, электричества и механической энергии повторяется.

Промышленная применимость

Изобретение разработано на уровне технического проекта, математического моделирования и исследования физики процесса генерации водорода, тепла, пара и электричества применительно к мобильным подразделениям войсковых частей в условиях дефицита углеводородного топлива.

Исследования показали, что генерация и одновременное сжигание водорода во взрывобезопасных объемах позволяет исключить необходимость создания, хранения и транспортировки взрывоопасных объемов водорода.

Указанные технические преимущества предложенной мобильной станции позволяют уменьшить зависимость электроснабжения, отопления и горячего водоснабжения мобильных подразделений войсковых частей от углеводородного топлива и от магистральных линий электропередач и теплоснабжения.

Источники информации

1. Источники энергии на воде. http://www.bing.com/images/

2. Chemists develop technology to produce clean-burning hydrogen fuel // [http://phys.org/news/2014-07-chemists-technology-clean-burning-hydrogen-fuel.html], July 14, 2014

3. Физическая энциклопедия. Под ред. А.М. Прохорова, т. 5, М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. с. 81.

4. Енохович А.С. Краткий справочник по физике. М.: «Высшая школа», 1969, с. 74-75.

5. Основные результаты научных исследований института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН за 2011, г. Новосибирск. Каталитический бюллетень. №1 (67), 2012.

6. Ostwald W. Elektrochtmie. Ihre Geschichte und Lere, Lpz., 1898.

7. В.Д. Русанов, А.И. Бабарицкий, М.Б. Бибиков, Е.Н. Герасимов, В.К. Животов, А.А. Книжник, Б.В. Потапкин, Р.В. Смирнов. Свойства каталитически активного импульсного микроволнового разряда атмосферного давления», ДАН, 2001, т. 377, №6.

8. А.И. Бабарицкий, Е.Н. Герасимов, С.А. Демкин, В.К. Животов, А.А. Книжник, Б.В. Потапкин, В.Д. Русанов, Е.И. Рязанцев, Р.В. Смирнов, Г.В. Шолин Импульсно-периодический СВЧ-разряд как катализатор химической реакции. ЖТФ, 2000, т. 70, в. 11, с. 36-41.

9. Стратегия развития фотокатализаторов в диапазоне видимого света для разложения воды. Akihiko Kudo, Hideki Katol and Issei Tsuji Chemistry Letters Vol. 33 (2004), No. 12 p. 1534.

10. CHUKANOV KIRIL B, Methods and systems for generating high energy photons or quantum energy. US 6936971, 2003-05-22.

11. CHUKANOV KIRIL B. Transition of a substance to a new state through use ofenergizer such as RF energy. US 5537009, 1996-07-16.

12. Молекулярный источник электрической энергии. RU 2013117049, 2014.11.20.

13. Тепловая электростанция. RU 144307, 2014.08.20.

14. Плазменный источник энергии. RU 2485727, 2013.01.10.

15. Генератор шаровой молнии. RU 132664, 2013.09.20.

16. Технологическая линия по производству электричества. RU 132641, 2013.09.20.

17. Газовый реактор, RU 2408418, 2011.01.10.

18. Газовый реактор с СВЧ-возбуждением. RU 91498, 2010.02.10.

19. Гибридный автомобиль. RU 2481969. 2012.11.27.

20. Электрический водородный генератор. US 4613304, 1986.09.23.

21. Электрический генератор. RU 2003107555 А, 2004.09.27.

22. Электрогенерирующее устройство с высокотемпературной паровой турбиной. RU 64699. 10.07.2007.

23. Водородный генератор электрической энергии. RU 2596605, 10.09.2016.

24. Электролитический мотор. RU 2531006, 2014.10.20.

25. Установка по производству компримированного водорода, электроэнергии, тепла и гидроксидов алюминия. RU 136427, 10.01.2014.

26. Руководство по эксплуатации прибора Горыныч. tiu.ru›Svarochnyj-apparat-gorynych.html. 13.12.2014.

27. Справочник по системотехнике. Под. ред. Р. Макола. М:, «Советское радио», 1970, с. 62.

28. Багрянский К.В., Добротина З.А., Хренов К.К. Теория сварочных процессов. Киев:, «Высшая школа», 1976, 420 с.

29. Плазмохимические реакции и процессы, под ред. Л.С. Полака, М., «Наука» 1977, 320 с.

30. Мобильный источник тепловой и электрической энергии. RU 2735883. 19.11.2020.

Похожие патенты RU2805715C1

название год авторы номер документа
Установка для производства водорода и тригидрата алюминия 2022
  • Храмичев Денис Александрович
  • Звонов Александр Александрович
  • Кривенко Ирина Владимировна
  • Наместников Владимир Васильевич
  • Пермяков Александр Венедиктович
  • Петраков Валентин Александрович
  • Новиков Михаил Александрович
RU2803495C1
Мобильный источник тепловой и электрической энергии 2019
  • Боев Сергей Федотович
  • Звонов Александр Александрович
  • Храмичев Александр Анатольевич
RU2735883C1
Автономный генератор тепла и электричества для железнодорожного транспорта 2021
  • Звонов Александр Александрович
  • Петраков Валентин Александрович
  • Рот Арина Сергеевна
RU2761332C1
Утилизатор бытовых отходов 2020
  • Боев Сергей Федотович
  • Звонов Александр Александрович
  • Лукашук Владимир Евгеньевич
  • Храмичев Александр Анатольевич
RU2729301C1
Генератор водорода 2019
  • Боев Сергей Федотович
  • Звонов Александр Александрович
  • Храмичев Александр Анатольевич
RU2721105C1
Водогрейный котел 2019
  • Боев Сергей Федотович
  • Звонов Александр Александрович
  • Храмичев Александр Анатольевич
RU2723656C1
ВОДОРОДНЫЙ ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ 2014
  • Семенов Павел Владимирович
  • Звонов Александр Александрович
RU2596605C2
ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ 2011
  • Звонов Александр Александрович
  • Беляев Игорь Николаевич
RU2485727C2
СПОСОБ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА 2013
  • Звонов Александр Александрович
RU2546057C2
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ КИСЛОТ 2016
  • Джангирян Валерий Гургенович
  • Кривенко Ирина Владимировна
  • Наместников Владимир Васильевич
  • Афанасьев Алексей Гавриилович
  • Прохоров Евгений Николаевич
RU2651253C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 805 715 C1

Реферат патента 2023 года Мобильная станция тепла и электричества

Мобильная станция тепла и электричества (МСТЭ) содержит проточный химический генератор водорода (ХГВ), генератор тепла и генератор электричества, соединенные по сигнальным и управляющим входам/выходам с блоком управления. При этом в качестве расходных реактивов для производства водорода в ХГВ использованы вода и алюминий в присутствии биологически безопасного катализатора. Отличиями МСТЭ являются: выполнение проточного ХГВ в виде герметичной реакционной камеры, снабженной патрубками с клапанами-дозаторами для непрерывной и дозированной подачи в нее расходных реактивов и катализатора. Выполнение биологически безопасного катализатора из кристаллогидрата метасиликата натрия. Выполнение генератора тепла в виде водяной рубашки, охватывающей горячую поверхность реакционной камеры ХГВ, а генератора электричества - в виде водородного электрогенератора. При этом водяная рубашка ХГВ снабжена патрубками с быстросъёмными муфтами и запорной арматурой для оперативного соединения с внешней системой отопления и горячего водоснабжения. Изобретение позволяет расширить арсенал мобильных станций тепла и электричества (МСТЭ), использующих воду и алюминий в качестве рабочего вещества. Одновременно сократить простои в работе МСТЭ и уменьшить тепловые потери, снижающие надежность энергообеспечения теплом и электричеством объектов в условиях дефицита углеводородного топлива в местах, удаленных от магистральных линий газового, электрического и теплового энергоснабжения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 805 715 C1

1. Мобильная станция тепла и электричества, содержащая проточный химический генератор водорода (ХГВ), генератор тепла и генератор электричества, соединенные по сигнальным и управляющим входам/выходам с блоком управления, причем в качестве расходных реактивов для производства водорода в ХГВ использованы вода и алюминий в присутствии биологически безопасного катализатора, отличающаяся тем, что проточный ХГВ содержит герметичную реакционную камеру, снабженную патрубками с клапанами-дозаторами для непрерывной и дозированной подачи в нее расходных реактивов и катализатора, выполненного из кристаллогидрата метасиликата натрия, генератор тепла выполнен в виде водяной рубашки, охватывающей горячую поверхность реакционной камеры, а генератор электричества - в виде водородного электрогенератора, при этом водяная рубашка снабжена патрубками с быстросъёмными муфтами и запорной арматурой для соединения с внешней системой отопления и горячего водоснабжения.

2. Мобильная станция по п. 1, отличающаяся тем, что текущее соотношение доз алюминия, кристаллогидрата метасиликата натрия и воды в реакционной камере, генерирующее водород, выполнено в соотношении, масс.%:

алюминий - 8…10;

кристаллогидрат метасиликата натрия - 5…30;

вода - остальное.

3. Мобильная станция по п. 1, отличающаяся тем, что водородный электрогенератор выполнен в виде топливного элемента, газового электрогенератора или в виде последовательно соединенных двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и приводного генератора электричества типа динамо-машины.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2805715C1

Мобильный источник тепловой и электрической энергии 2019
  • Боев Сергей Федотович
  • Звонов Александр Александрович
  • Храмичев Александр Анатольевич
RU2735883C1
МОБИЛЬНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ 2010
  • Мосалёв Сергей Михайлович
  • Сыса Виктор Павлович
  • Тароватов Юрий Викторович
RU2425993C1
МОБИЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2008
  • Письменный Владимир Леонидович
RU2362027C1

RU 2 805 715 C1

Авторы

Храмичев Денис Александрович

Звонов Александр Александрович

Наместников Владимир Васильевич

Пермяков Александр Венедиктович

Волосков Алексей Петрович

Кривенко Ирина Владимировна

Даты

2023-10-23Публикация

2023-05-02Подача