Спосіб отримання технічного водню для теплового двигуна

Спосіб отримання технічного водню для теплового двигуна, що містить цикл розкладання води, причому джерелом теплової енергії для отримання і споживачем водню є тепловий двигун, а 3 вуглеводневого палива в збагаченому киснем середовищі. Поставлена задача досягається тим, що в способі отримання технічного водню для теплового двигуна, що містить цикл розкладання води, причому джерелом теплової енергії для отримання споживачем водню є тепловий двигун, виділений водень подають у впускний трубопровід двигуна, де змішують зі збідненою вуглеводневою горючою сумішшю, при цьому теплову енергію відпрацьованих газів двигуна використовують для отримання електричної енергії за допомогою термоперетворювача і турбогенератора, отриману електричну енергію використовують для електролітичної дисоціації води в електролізері, а виділену в електролізері воднево-кисневу суміш подають у впускний трубопровід двигуна. Застосування в способі отримання технічного водню для теплового двигуна термоперетворювача для утилізації теплової енергії відпрацьованих газів двигуна з метою отримання електричної енергії дозволяє підвищити ефективність перетворення теплової енергії в електричну в режимі часткових навантажень теплового двигуна (міський цикл руху автомобіля), оскільки термодинамічний ККД двигуна істотно не досягає індикаторного і не перевищує 5-15 %, а значна частка теплової енергії вуглеводневого палива розсіюється у навколишнє середовище з відпрацьованими газами двигуна. Застосування в способі отримання технічного водню для теплового двигуна турбогенератора для утилізації енергії відпрацьованих газів двигуна з метою отримання електричної енергії дозволяє підвищити ефективність перетворення теплової енергії в електричну в режимі номінальних навантажень теплового двигуна (режим номінальної потужності), оскільки об'єм викидів відпрацьованих газів достатній для роботи турбогенератора і складає в енергетичному еквіваленті 20-30 % загального енергетичного балансу теплового двигуна. Застосування в способі отримання технічного водню для теплового двигуна електричної енергії для електролітичної дисоціації води в електролізері дозволяє збільшити ефективність отримання воднево-кисневої суміші, оскільки енергетичні витрати електролітичної дисоціації води становлять 57,15 кДж/моль проти 916,5 кДж/моль термохімічної дисоціації, що ефективніше в 16 разів. Реалізація способу отримання технічного водню для теплового двигуна здійснюється таким чином. Тепловий двигун обладнують встановленим на випускному трубопроводі напівпровідниковим або на основі аморфних металів термоперетворювачем теплової енергії відпрацьованих газів двигуна в електричну енергію і зв'язаною з електрогенератором газовою турбіною, електролізером, 63255 4 трубопроводами і регуляторами подачі у впускну систему двигуна воднево-кисневої суміші. Після запуску теплового двигуна термоперетворювач виробляє електричну енергію і в електролізері унаслідок електролітичної дисоціації води відбувається виділення воднево-кисневій суміші, яку подають у впускний трубопровід двигуна, де змішують із збідненою паливо-повітряною сумішшю. Оскільки в режимі часткових навантажень термодинамічний ККД будь-якого теплового двигуна, вже відомого або винайденого в майбутньому, набагато нижчий номінального і не перевищує 5-15 %, адже левова частка теплової енергії палива викидається відпрацьованими газами (Фіг.), яку утилізують термоперетворювачем. Отриману в результаті електролітичної дисоціації воднево-кисневу суміш подають у впускну систему двигуна, що дозволяє зменшити частку вуглеводневого палива для досягнення стехіометричного складу суміші за допомогою використання водню, а оскільки стехіометричний склад воднево-кисневої суміші становить 0,5-0,6, надлишок кисню використовують для допалювання вуглеводневого палива, що покращує екологічні характеристики двигуна. При збільшенні теплової потужності двигуна збільшується також кількість воднево-кисневої суміші, що практично не вимагає додаткової корекції співвідношення вуглеводневого палива і воднево-кисневої суміші. Сучасні електролізери забезпечують ви3 трати 4 кВт-г електроенергії для отримання 1 м водню, спалювання якого дозволяє отримати 3,55 кВт-г теплової енергії - ККД трансформації енергії складає 88 %. При досягненні двигуном номінальної потужності та наявності достатньої кількості відпрацьованих газів вмикають газову турбіну і вироблену зв'язаним з турбіною електрогенератором електроенергію використовують для збільшення вироблюваної електролізером воднево-кисневої суміші, яку також подають у впускну систему двигуна і здійснюють додаткову корекцію частки вуглеводневого палива для досягнення стехіометричного складу суміші. Таким чином, пропонований спосіб отримання технічного водню для теплового двигуна дійсно дозволяє зменшити використання вуглеводневого палива за допомогою додавання у впускну систему двигуна воднево-кисневої суміші, яку одержують внаслідок електролітичної дисоціації води в електролізері, який живиться отриманою в результаті перетворення теплової енергії відпрацьованих газів двигуна в електричну енергію за допомогою термоперетворювача і турбогенератора, що дозволяє також істотно збільшити екологічні параметри теплового двигуна унаслідок допалювання вуглеводневого палива у збагаченому киснем середовищі. 5 Комп’ютерна верстка А. Рябко 63255 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601