Накопители водорода

Вот уже более 50 лет человечество пытается использовать водородсорбционные свойства металлов и сплавов для решения различных научно-технических задач. За это время было исследовано много химических элементов и их сплавов и соединений. С учетом особенностей термодинамики процессов сорбции и десорбции водорода, зависящих от химического состава твердого тела, подвергаемого реакции наводораживания, металлогидриды уже нашли самое широкое применение.

Интерес к таким соединениям обусловлен их высокой водородоемкостью. В сосуде, заполненном металло-гидридом, можно хранить водорода в 2-3 раза больше чем, если бы эту же емкость заполнить жидким водородом. Способ хранения водорода в металлогидридах выгодно отличается от газобаллонного и криогенного. Он безопасен и требует более низких затрат на обслуживание. Поэтому всемирно известными компаниями налажен серийный выпуск всевозможных модификаций металлогидридных накопителей водорода, имеющих различную конструкцию.

Металлогидридные накопители могут использоваться как для безопасного и компактного хранения водорода, так и для решения некоторых других задач, перечисленных ниже:

1. Очистка водорода (удаление из водорода до единиц ppm примесей).
2. Отделение водорода (выделение водорода из смеси, содержащей от 1 до 90% неводородных атомов и молекул).
3. Разделение изотопов протия, дейтерия и трития.
4. Компримирование водорода (водород сорбируется при низкой температуре, а десорбируется при более высокой температуре, создавая высокое давление).
5. Аккумулирование тепла (процесс основан на использовании теплового эффекта (20 - 60 кДж/моль) реакции гидрирования/дегидрирования для поглощения или выделения тепла).

Интерметаллические соединения, используемые в этих накопителях, подбирались, исходя из предъявляемых потребителем индивидуальных требований по температу-ре и давлению водорода. Обычно применяются сплавы типа AB5 и AB с различными добавками.

Сосуды, в которых размещаются металлогидриды, рассчитаны на давление с двухкратным запасом прочности при рабочих температурах от минус 60оС до плюс 500 оС. Водород из накопителей может подаваться при комнатной температуре под давлением от 0,1 до 5 МПа и при нагреве до 100 оС от 4 до 16 МПа. При нагреве до 300 оС водород можно получать под давлением 20 МПа и выше. Все сосуды испытываются на прочность и герметичность на специальном стенде.

Емкость накопителей варьируется от единиц литров до нескольких тысяч.

Ниже представлены металлогидридные накопители различного назначения, разработанные у нас в Лаборатории № 67 Института проблем материаловедения НАН Украины.

Настольные накопители водорода различной емкости, трех модификаций («Алсав», «Вячбог» и «Дмищ»), предназначенные для эксплуатации в лабораторных условиях в комплекте с лабораторными топливными элементами. Также они могут быть использованы для других целей в качестве источников водорода.

Накопители водорода “Alsav”, емкостью 3, 10, 15, 75 и 170 литров

Накопители водорода “Viachbog”, емкостью 3, 10, 15 и 75 литров

Накопители водорода “Dmisch”, емкостью 3, 10, 15, 75 и 170 литров

Накопители водорода “Dmisch”, укомплектованные термостатированными теплообменниками, питающимися от источников постоянного тока 12В

Вверх

“Svetzag”

Лабораторный металлогидридный накопитель-компрессор высокочистого водорода, предназначенный для работы в лабораторных условиях.

Разработанный металлогидридный накопитель-компрессор водорода с внешним нагревательным элементом, характеризуется высокой компактностью, сравнительно низкой температурой нагрева МГ при нагнетании достаточно высокого давления водорода и хорошими динамическими характеристиками.

“Svetzag - 1000”

Габариты:
Длина 1410 мм;
Диаметр фланца 180 мм;
Диаметр рабочего реактора 70 мм;
Масса накопителя 25.5 кг;
Масса металлогидрида 7.5 кг;
Водородоемкость 1050 л;
Рабочее давление 30 MПa (300 C);
Рабочее давление 0.3 - 0.5 MПа (30 C);
Химическая композиция металлогидрида AB5 + Mg сплавы.

Вверх

“VEZAYF”

Лабораторный металлогидридный накопитель чистого водорода разработан для использования в лабораторных условиях.

В накопителе использован сплав поглотитель водорода RE(Ni,Fe,Al)5, изготовленный на основе коммерческой цериевой лигатуры (Ce /70%/ La Pr Nd Fe Al), а также лантана и никеля технической чистоты. Состав сплава был подобран таким образом, чтобы обеспечить равновесное давление водорода над МГ ~3-5 бар при комнатной температуре.

“VA - 5000”

Габариты:
Длина 480 мм;
Высота 440 мм;
Ширина 300 мм;
Количество модулей 6 штук;
Масса модуля 8.2 кг;
Масса металлогидрида в модуле 6 кг;
Объем водорода в модуле 850 л;
Общий объем всей системы накопителей 5100 л;
Общая масса накопителя 53 кг;
Общая масса металлогидрида 36 кг;
Рабочее давление 0.3 0.5 MПа (T = 30 C).

Вверх

@“Автономный металлогидридный аккумулятор водорода”

Автономный металлогидридный аккумулятор водорода многократного действия предназначен для получения, хранения и транспортировки водорода и его изотопов высокой чистоты и может быть использован в различных областях науки и техники.

Техническая характеристика:
1. Водородоемкость -200 л;
2. Масса металлогидрида - 1,35;
3. Масса накопителя - 4,5;
4. допустимая температура нагрева накопителя (max) - 300 C;
5. Мощность нагревателя - 0,5 кВт;
6. Допустимое (max) давление - 15 мПа.

Вверх

“ПВА-275”

Накопитель (аккумулятор) ПВА-275 с внутренним нагревательным элементом предназначен для использования в лабораториях в качестве генератора водорода чистотой > 99,999 %.

Техническая характеристика:
Количество обратимого водорода - 275 л;
Время насыщения водородом (при 4 МПА и 20 С) - 90 мин.;
Рабочий интервал давлений (при t = 10... 40 С) - 3... 2,5 МПА;
Максимальное допустимое давление - 16 МПА;
Максимальная допустимая температура при нагреве - 300 С;
Масса (общая) 10 кг;
Масса металлогидрида 2,075 кг.

Габаритные размеры:
-длина 530 мм;
-ширина 368 мм;
-общая высота 150 мм.

Вверх

“Накопитель-компрессор водорода”

Накопитель-компрессор водорода, предназначенный для работы в составе установки для исследования водородорбционных свойств сплавов и материалов.

Расположение накопителя-компрессора водорода в установке

1- кожух, 2 - теплообменник, 3 - фильтр для напуска и выпуска газа,
4 - отверстие для загрузки металлогидрида, 5 - оболочка термопары,
6 - электронагревательный прибор, * - сварные швы

Общий вид установки для исследования водородсорбционных свойств

Вверх

“Стенд для испытания на прочность и герметичность сосудов высокого давления”

1. Назначение:
Стенд создан для проведения испытаний на прочность и герметичность сосудов высокого давления, использующихся при производстве накопителей водорода.

2. Технические характеристики:
- Габаритные размеры:
а. Высота… 1350 мм;
б. Размеры в плане… 490 мм x 500 мм;
- Максимальное рабочее давление 55 MПа (550 кГс/см2);
- Масса … 32 кг;
- Усилие на рычаге ручного пресса - 12 кГс.

3. Состав изделия:
- Ручной пресс на 12 т;
- Гидравлический цилиндр;
- Манометр;
- Защитный экран;

Вверх

Главная» Наши достижения» Накопители водорода