Способ хранения жидкого водорода Советский патент 1982 года по МПК F17C3/00 

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к способс1М хранения и транспортировки. жидкого, водорода с использованием водородного ожижите.1я Г и может быть применено на передвижных и неподвижных объектах с автономным хранением жидкого водорода, использующих силовые установки с тепловыми двигателями, например, на транспортных средствах с двигателем внутреннего сгорания.

Для хранения жидкого водорода с минимальными потерями применяются способы, заключающиеся в конденсации испаряющегося водорода водородными ожижителями l

. Недостаток таких способов - сложность оборудования для их реализации, в частности компрессорного оборудования.

Известны также способы хранения жидкого водорода с одновременной конденсацией испаряющегося водорода, сжимаемого в термосорбционных компрессорах .путем нагрева интерметаллических соединений t2j.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий сжатие испаряющегося водорода в термосорбционном компрессоре путем нагрева гидрида интерметаллического соединения, последующее охлаждение сжатого водорода в теплообменниках -и дросселирование зЗНедостатком способа является необходимость использования дополнительного источника энергии для нагрева гидрида, что потребует на пере10движных объектах дополнительной энергоустановки либо отбора энергии у имеющейся энергоустановки. Это в свою очередь приводит к усложнению и удорожанию хранения жидкого водо15рода на передвижных объектах.

Цель изобретения - упрощение и удешевление способа хранения жидкого водорода на передвижных и подвижных объектах, снабженных силовой уста20новкой с тепловым двигателем.

Для достижения указанной цели в известном способе хранения жидкого водорода, включающем сжатие испаряющегося водорода в термосорбционном

25 компрессоре нагрев гидрида интерметаллических соединений или металлов осуществляют теплом, выделяющимся при работе двигателя, в том числе отработавшими газами или охлаждающей водой двигателя, а также тем.

, что в качестве гидридов используют соединения ,, FeTiH.

Известно, что при работе двигателя 6 охлаждающую воду поступает 2035% тепла от сгорания топлива, а тепло, уносимое с отработавшими газами, составляет 30-40% тепла топлива.

При этом температура охлаждающей воды и отработавших газов двигателя достаточна для создания в термосорбционном компрессоре давления (более 4,0-6,0 МПа) , необх6д: 1мого для ожиженин водорода при помощи дросселирования.

На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого способа хранения жидкого водорода :в установке для хранения.

Установка включает криогенный сосуд 1, теплообменники 2 и 3, термосорбционный компрессор 4, тепловой двигатель 5, предварительный теплообменник 6, азотную ванну 7 и дроссельное устройство 8.

Жидкий водород хранят в сосуде 1 под Давлением 0,2-0,4МПа при температуре соответственно 23-26 К. Из сосуда 1 испаряющийся водород направляют в низкотемпературный теплообменник, из которого газообразный водород при 76-78 К поступает в следующий теплообменник 3, откуда он при 285-295 К попадает в термосорбционный компрессор 4, в котором повышают давление водорода до 4,5-6,0 МПа, используя энергию отработавших газов или охлаждающей воды теплового двигателя 5. После термосорбционного компрессора сжатый водород с температурой 410-425 К последовательно охлаждают в предварительном теплообменнике 6 и теплообменнике 3 до 140-150 К холодным испаряющимся водородом, в .азотной ванне 7 до 79-80 К жидким азотом и в низкотемпературном теплообменнике 2 до 40-45 К парами испаряющегося водорода, после чего в дросселирующем устройстве 8 дросселируют его в сосуд 1, тем самым осуществляя ожижение чайти газообразного водорода.

Коэффициент ожижения при этом составляет около 50%.

Предлагаемый способ хранения жидкого водорода в передвижных и неподвижных объектах с тепловым двигателем обеспечивает по сравнейию с известными способами повышение экономичности за счет использования тепла отработавших газов или охлаждающей воды двигателя.

Например, при 2-3% потерь от испарения в резервуаре с 10000 кг жидкого водорода количество испарившегося водорода составляет 200300 кг/сут.

В известных способах 15-20% испарившегося водорода, т.е. до 60 кг/сут должно сжигаться для получения тепла.

Предлагаемый способ позволяет избежать этого.

Формула изобретения

1.Способ хранения жидкого водорода в передвижных и неподвижных объектах с тепловым двигателем,включающий сжатие испаряющегося водорода в термосорбционном компрессоре путем нагрева гидридов интерметаллических соединений или металлов, последующее охлаждение сжатого водорода и дросселирование, отличающийся тем, что, с целью

0 упрощения и удешевления способа хранения жидкрго водорода, нагрев гидрида осуществляют теплом, выделяющимся при работе двигателя.

2.Способ ПОП.1, отличаю щ и и с я тем, что нагрев гидрида ведут отработавшими газами или охлаждающей водой двигателя.

3.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что в качестве гид0 РИДОВ используют соединения LaNic-H,, FeTiH,j.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Фастовский В.Г. и др. Криогенная техника. М., Энергия, 1971, с.161.

2.Proceeding of the Fourth International Cryogenic Engeneering

Conference Eindhoven, 24/26, may, .1972, p.122.

3.Патент СССР 389667, кл.F 25 В 15/02, 1969.