ГИДРОГЕНИУС
Исследования и технологии

Сферы, в которых используются водородные генераторы.

9 января 2019 - Aledor
Сферы, в которых используются водородные генераторы.

Водород — это летучий газ, не имеющий цвета, вкуса и запаха. Широко используется в химической промышленности.

При участии водорода возможно синтезирование органических веществ, вроде:

  • ·HCl(Соляной кислоты);
  • ·NH3(Аммиак);
  • ·CH3OH(Метанол);
  • ·HCN(Синильная кислота).

 

Он отлично подходит для того чтобы производить органическое топливо или смазочные материалы, также находит применение в нефтепереработке, с помощью него удается очистить нефтепродукты сернистых соединений. Активно применяется при гидрогенизации в процессе создания маргарина.

Однако, при обсуждении водорода, можно говорить не только о синтезе других веществ. С помощью него создают газовые смеси, используемые в метеорологических реостатах, если говорить о транспорте, то раньше им наполняли дирижабли, пока из-за частых аварий не пришлось убрать водород в чистом виде.

В металлургии водород используется чтобы восстанавливать металлы, насыщая им металлические оксиды и соли.В газовой сварке и резке применяются приборы на основе водорода. Также он используется в авиакосмической промышленности в качестве топливных ресурсов для ракет.

Тяжелый водород — дейтерий, широко используетсяв ядерной промышленности, в частности реакторах для замедления нейтронов, а тритий, являющихся сверхтяжелым водородом, используется в  сферах исследований биологии и сферах медицины, являясь радиоактивным маркером.

Сейчас водород показывает себя эффективным топливом для транспорта и систем отопления. Ведутся разработки, с направлением на безопасную организацию получения, транспортирования и продолжительное хранение, ведьувеличение спроса на него наблюдается с каждым годом.

 

Применение ГВЧ в лабораторной практике

В сфере практики в лабораториях приобретаются и активно используются генераторы, работающие на водороде чистота которых достигает практически идеальных 100%. Применяются в газовой хроматографии. С помощью ГВЧ питаются детекторы в установках газоносителем и горелками нескольких ионизирующих детекторов. Хроматография с помощью газа используется, чтобы анализировать почти любые соединения.

ГВЧ с заводским давлением, позволяетэффективно снизить шум, который издается от базовой линии хроматографа. Благодаря этому чувствительность хроматографа повышается, ровно как и его результативность. Срок по которым хроматографическое оборудование будет работать в основном зависит от того, насколько чистый водород там содержится.

При работе прибора, генерирующего водород, не используется щелочь и кислота. Он производит исключительно высокой чистоты водород и кислород, используя принцип электролиза воды. Поэтому главный элемент в ГВЧ это ячейка, в которой происходит электролиз. Питается прибор водой, дистиллированной либо деионизированной.

Вспоминая, насколько чистый водород горюч, это не доставляет каких либо препятствий в использовании его для лабораторно-практических целей. Его выработка в ГВЧ происходит с очень медленной скоростью, при которой в помещении не может создаться концентрация, угрожающая взрывом. Водород является довольно эффективным газом при своей более-менее низкой стоимости.

 

Водородные и вакуум-водородные электропечи

В промышленности водородные, вакуум-водородные электропечи пользуются большой популярностью. Без их использования не обойтись, когда в атмосферных условиях термическая обработка становится невозможной. Такие аппараты работают автоматически, что исключает аварии.

Сферы использования таких электропечей:

  • ·В атомной энергетике
  • ·В СВЧ приборах, работающих на средней и высокой мощности;
  • ·Синтез твердых сплавов;
  • ·Приборы в электротехнике;
  • ·Катоды из керамики;
  • ·Изготовление полупроводников;
  • ·Порошковая металлургия;
  • ·Создание переключателей с вакуумным принципом работы;
  • ·Пайка, отжиг, в т.ч. металлических порошков;
  • ·Устранение пленок от оксида;
  • ·Организация защиты нагревателей;

 

Вакуумные электропечи — это приборы, работающие на водороде. Давление в работающей области пребывает ниже, чем обычное атмосферное.В самой вакуумной камере устанавливается нагревательный элемент, который является основным элементом в аппарате. Представляет из себя герметичный сосуд с присоединением к нему специальных вакуумных насосов.

Вакуумная водородная электропечь представляет возможным провести любой вид термической обработки, использующийся в промышленной сфере.Без применения этой печи не сможет какая-либо сфера деятельности, связанная с термообработкой или пайкой материалов.

Если будет требоваться атмосфера восстановления в электропечи, то идеально эти цели будет выполнять вакуумная водородная электропечь.

Закачивание водорода происходит по следующим шагам:

·произведение форвакуумнойвыкачки рабочего объема;

·напускание инертного газа;

·атмосфера защиты выдавливается водородом.

 

Водород пускается в элемент только после того как из него будет выкачан атмосферный воздух. Рабочий газ заменяется однонаправленно: рабочий объем выдавливается средой, откачивается атмосфера защиты и происходит последующий напуск.

 

Как хранится водород в современности

В современности стоит задача разработки возможностей хранить водород на борту ради экологического транспорта, отвечающего всем нужным требованиям. На нынешнее время требования DOE (созданные в США) самые перспективные, заключаются втом, чтобы водород вмещалсяв этих системах не менее 6,5%, при температуре дегидрацииот 60 до 120°С. В режиме работы материал при этом не должен сильно изнашиваться, сохраняя свою долговечность.

Если проанализировать различные возможности по возможному хранению водорода, то можно с уверенностью сказать о серийных перспективах аккумулирования водородом. Хранение водорода в сжиженном виде на сегодняшнее время самый распространенный метод. Такая система устанавливает большую плотность жидкости, объемом до 71 кг/м3, но требования безопасности в этом случае повышаются.

 

Эффективность металлогидридов в хранении водорода

Для того чтобы хранить водород есть способ, который хорошо подходит, он заключается в создании гидридов металла и интерметалла и интерметаллических. В этом случае водород пребывает в наиболее сложенном состоянии, а его повышение и уменьшение концентрации в средене затрагивает так много энергии, как если сравнивать изготовление газа в жидком состоянии. Гидриды металла также имеют достаточную безопасность и низкие требования к своей надежности.

В сфере создания накапливающего оборудования гибкость технологии сырья открывает большие возможности. В производстве, основным материалом выступают и чистые металлы, и сплавы, применение ограничивается только водородоемкостью. Казалось бы, соединение LaNi5 идеально подойдет чтобы использовать их в накопителях, ведь онимеет большой показатель емкости, достаточные показатели адсорбции и десорбции удовлетворяет долговечностью в циклировании, но показатели массы, которые равняются от 1 до 4% делают это невозможным.

Наиболее подходят гибриды магния с емкостью 7,6%. Они отличаются реакцией с большой обратимостью и высокой температурой с которой водород отдается (примерно 300°С). Температура делает применение гибрида в бортовых условиях в качестве топлива невозможным. Пока никакие сплавы не показывали понижение температуры.

Также можно выделить NaAlH4 (аланат натрия). Его обращаемая емкость достигает 5,6 масс.%. Отличается довольно невысокой ценой и производимостью в высоких объемах. С помощью лигатур температуру возможно произвести меньше чем 150 градусов цельсия. Проблема заключается быстроте двухступенчатой реакции, которая делает низкой возможность применения аланата натрия в каких-либо средствах передвижения.

В настоящее время наука заинтересована в возможностях того, чтобы хранить водород в виде амида и имида лития. Заинтересованность можно объяснить тем, что амид и имид имеют качества, как: обратимость емкости на высоком уровне и высокая температура десорбции. Но для появления возможности создавать накопители для бортов транспорта, основанные на их работе, необходимо снижение уровня энергии, которая тратится чтобы поддерживать весь процесс дегидрирования.

Еще из тех материалов, у которых есть возможность подойти для такой задачи, могут быть борогидриды металлов (Me(BH4)n), благодаря их высокой гравиметрической емкости. Борогидриды, имеющие основу из Ca, Li и Mg, считаются перспективными, но их дегидрация, происходящая на высокой температуре, способность кцикличности на низком уровне, скорость адсорбции и недешевое производство затрудняет использование. Также использование будет затруднять их токсичность.

 

Возможности нанотехнологий и их развитие

Большое будущее можно заметить в нанометрических материалах, несмотря на то, что они не подходят под стандарты DOE (6,5 масс) чтобы достаточно компактно храниться в транспортных средствах.Также стоит заметить недостаточную изученность принципов действия десорбции и адсорбции, хотя величина, с который емкости обращаются, известна. Она определяет то, насколько эффективно будет осваивать устройства накопления новейших типов.

Самые эффективные считаются комбинированные технологии, применяющиеся в космонавтике. В нем металлогидриды «ловят» водород, который сжимается с помощью криогенных установок. Сейчас это наиболее подходящий пример, который можно отметить при применении гидрида металла. Тем не менее, уже создаются экологически-чистые автомобили и топливные элементы.

В нынешнем хранении водорода требуется много научных ухищрений и исследований, но даже сегодня можно посмотреть на развитие водородных технологий и сказать о реальности его применения. Одной из проблем так же можно считать синтезирующийся водород, над которым уже строятся решения.Как цель — получение адсорбентов (>10 масс.%) для соответствия всем требованиям чтобы хранить водород и устанавливать системы отопления.

Хоть и хоть какие-то материалы, спобосные отвечать всем нужным требованиям по DOE не были найдены учеными, чтобы хранить водород ведутся постоянные исследования; создается множество прототипов транспорта, работающих на водороде. 

 

Транспорт на водородных двигателях

На нынешнее время идет разработка различных водородных установок, которые позволят использовать себя в транспорте. Это дает возможность того, что в ближайшие 10-20 лет транспорт перейдет на полноценное чистое топливо, которое не будет вредить экологии планеты.

Лидером в создании автотранспорта, работающего на основе водорода является компания из Японии — Toyota. АвтомобильТойота Мирайэто полноценная новинка в автомобильной индустрии, которая не вредит экологии. В ней установлен первый двигатель, запущенный в серию, который работает на водороде.Имеет высокий запас хода, который составляет примерно 480 км

На нем представляется возможность передвигаться на большие расстояния, а не только по городу. Чтобы выезжать на далекие расстояния потребуется АЗС. Хоть сейчас и имеются некоторые трудности для реализации автомобилей, работающих исключительно на водороде, но в будущем все эти проблемы должны будут свободно решиться.

В виде главного элемента транспорта применяется водородная система в 153 силы, которая отличается своей большой мощностью и ее запасом. Как основа взяты специальные ячейки с топливом, которые производят ионообменные реакции вместе с кислородом и водородом. С помощью них образуется достаточной мощности электроэнергия, которая приводит в работу электрический привод.

Toyota Mirai — транспорт, который не вредит экологии, потому что побочным элементом в системе работы транспортного средства действует вода.Для сотни в номинале машине хватит примерно десяти секунд. Это возможно благодаря электрическо-химическому генератору, имеющий название FC Stack. Процесс для того чтобы заправить транспорт занимает около пяти минут.

 

ДВС, основанные на работе водорода

Когда-то происходили попытки замены ДВС на двигатели, которые основаны на работе водорода. Но ничего из этой идеи не вышло по нескольким проблемам.Одна из проблем состоит из того, что двигатель не может произвести достаточного количества энергии (лишь 1/3 от условий в электрохимическом генераторе).

Также проблема — вероятность того, что прогорит цилиндро-поршневая группа с клапанами. Не стоит забывать, что подобный ДВС может работать долго, что приводит к другим опасностям: Появляется вероятность, что водород будет взаимодействовать и в конечном итоге вступит в реакцию с самим двигателем и ее смазкой. Соответственно, это может доставить неприятности в виде того, что двигатель будет быстро изнашиваться, особенно если влияние будет оказываться на смазку.

У имеются высокие способности проникать в поверхности, поэтому он может оказаться во впускном коллекторе, что создает риск воспламенить все пространство под капотом. Роторный ДВС в этом плане можно назвать безопаснее, благодаря разнесенным коллекторам.

 

Комментарии (0)

Нет комментариев. Ваш будет первым!