Газовий адсорбційний акумулятор

Газовий адсорбційний акумулятор, який містить окремі секції з адсорбційним матеріалом, що розміщені в загальному зовнішньому корпусі, та нагрівальні елементи, який відрізняється тим, що як адсорбційний матеріал використане базальтове волокно, активоване по поверхні вуглецевмісним матеріалом, таким як ацетиленова сажа, а нагрівальні елементи виконані з електронагрівального матеріалу, розміщені усередині кожної секції в адсорбційному матеріалі і з’єднані з загальним живленням, причому для керування їх нагрівом в акумулятор введений регулятор напруги, зв'язаний з датчиком тиску газу в акумуляторі. (19) (21) a200509345 (22) 04.10.2005 (24) 10.09.2007 (46) 10.09.2007, Бюл. № 14, 2007 р. (72) Родіонов Валерій Євгенович, Родіонов Євгеній Валерійович (73) Родіонов Валерій Євгенович, Родіонов Євгеній Валерійович (56) US 4050605, 27.09.1977 US 5310080, 10.05.1994 US 5462193, 31.10.1995 US 5647503, 15.07.1997 RU 2109794 C1,27.04.1998 US 6019823, 01.02.2000 US 6659303 B2, 09.12.2003 3 необхідність створення великої мережі газових заправок у зв'язку з тим, що автомобілі змушені часто заправлятися газом. Це тягне за собою не тільки витрати на будування мережі заправок, а також витрати на мережу магістральних газових трубопроводів. В останній час ведуться роботи по створенню паливних ємностей, заповнених адсорбентом. Відомо, що активоване деревне вугілля адсорбує об'єм газу, який перевищує об'єм самого адсорбенту в 25 разів. При цьому незаповненим залишається до 40% загального об'єму адсорбента. Таким чином, якщо паливну ємність заповнити адсорбентом, наприклад вугіллям, то об'єм газу в ємності буде дорівнювати при тиску 250 атм К = 0,8 - коефіцієнт заповнення паливної ємності газом, який пов'язаний з температурою нагрівання газа при його закачуванні в балон під тиском. Таким чином, розрахунок показує, що застосування паливних ємностей з газом при високому тиску та використання адсорбенту з деревного вугілля не призводить до позитивного результату. В патентах US6019823 та US6660063 в паливних ємностях використовувались адсорбенти, причому в другому випадку на активованому вугільному порошку був одержаний коефіцієнт адсорбції, рівний 50 (коефіцієнт адсорбції це є відношення адсорбованого газу до об'єму адсорбента). З приватних відомостей на рекламних сайтах фірми "Angstore", а також з публікацій Міжнародної конференції по адсорбції, яка відбувалась у Мінську у 2000 році, відоме технічне рішення, описане в статті "A new method of metane storage and transportation " авторів Л.Л. Васильєв та інші. Конструкція такого технічного рішення представлена на Фіг.1,2 і призначена для акумулювання газу метан під тиском 250атм. На Фіг.1 в перерізі видно конструкцію акумулятора газу, що складається з багатьох секцій, що мають товстостінну структуру (1а), в яких розміщені спресовані адсорбційні елементи (3) з вугілля кокосових волокон, які в свою чергу розміщені в легкі сітчасті корпуси (2). На Фіг.2 представлена таж сама конструкція, але ускладнена додатковим загальним корпусом (1b) з проміжком (4) між корпусами та елементами підігріву у вигляді теплових труб (5), які забезпечують регулюєму та достатньо повну (до 10 Vбалона) реадсорбцію. Дана конструкція за рахунок достатньо товстих і секціонованих корпусів надійна, а також передбачає можливість регулювання реадсорбції. В якості адсорбційного матеріалу використовується суміш активованого деревного вугілля з кокосових волокон у вигляді гранул з заповненням простору між гранулами (0 = 1-3мм ) більш тонким вугільним порошком (Æ = 100 - 300мкм). 80328 4 Така конструкція дозволяє при об'ємі паливної ємності, наприклад 100л, розмістити в ній 100дм3 адсорбційного матеріалу. При цьому за рахунок великих пор близько 30% (або~30л) адсорбційного матеріалу залишається не зайнятим адсорбентом. Це дозволяє при закачуванні газу під тиском від 40 до 200атм одержувати об'єми газу, які закачуються в ємність, згідно наступних розрахунків. Такі результати досить прогресивні, тому що при високому тиску (100 - 250)атм сумірні і навіть декілька перевищують об'єм газу, який закачується у порожню паливну ємність, а при тиску десь 40атм перевищують об'єм газу, який закачується, в декілька разів. Але навіть таке рішення має свої недоліки. 1. Необхідність заправки паливних ємностей газом під високим тиском (250атм), що потребує спеціальних автозаправних станцій. 2. Необхідність використання товстостінних і, відповідно, важких балонів. 3. Висока вибухонебезпека. 4. Завдяки недосконалості системи реадсорбції не менш як десять об'ємів адсорбованого газу не видобувається з балона, що зменшує його корисну ємність. 5. Ускладнення конструкції балона за рахунок введення теплових труб та системи їх підігріву. В основу винаходу поставлено завдання створення газового адсорбційного акумулятора, в якому завдяки використанню сучасного адсорбційного матеріалу та автоматизації керування параметрів акумулятора, забезпечується оптимальна робота автомобільного двигуна, тобто підвищується ефективність використання газу, а також збільшується об'єм газу, який можливо разово закачати в ємність акумулятора, і за рахунок всього цього збільшується відстань, що пройде автомобіль на його одноразовій заправці газом. Поставлене завдання вирішується тим, що в газовому адсорбційному акумуляторі, який містить окремі секції з адсорбційним елементом, що розміщені в загальному зовнішньому корпусі, та нагрівальні елементи, згідно винаходу в якості адсорбента використовується базальтове волокно, активоване матеріалом, що містить вуглець, а нагрівальні елементи виконані з електронагрівального матеріалу і розміщені в кожному адсорбційному елементі, причому керування їх нагрівом виконується за допомогою регулятора напруги, пов'язаного з датчиком тиску газа в акумуляторі. В технічному рішенні, що пропонується, для зберігання високої надійності корпуса акумулятора 5 80328 використовується конструкція корпуса, яка описана в прототипі. Але, розміщуючи в секціях акумулятора адсорбційні елементи, передбачається відмова від рідко розташованих теплових труб. В даному випадку використовується матеріал, який електрично нагрівається, знаходиться усередині кожного адсорбційного елемента, пов'язаний з загальним живленням та з датчиком надмірного тиску в ємності газу і використовується для регулювання температури, яка у будь-якому випадку не перевищує (60-70) °С. Таким чином, при зниженні надмірного тиску газу до установленої критичної позначки, наприклад 10атм або 5атм (це значення вибирають з вимог роботи двигуна), подасться відповідна потужність, адсорбційний елемент нагрівається і стимулює реадсорбцію та підвищення надмірного тиску газу. При досягненні максимально допустимої температури нагріву, яка обирається із міркувань безпеки, подається перший сигнал про необхідність дозаправки, а також зниження тиску до позначки, що установлена як критична. Далі пристрій передає другий сигнал про необхідність термінової заправки. При цьому, коли надходить перший сигнал, в акумуляторі зберігається запас газу, достатній для проходження автомобі Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 лем (50 - 70)км, а при надходженні другого сигналу -(20 - 30)Км. Використання в якості матеріалу адсорбційного елемента базальтових волокон діаметром ~2мкм, активованих по поверхні вуглецем, наприклад ацетиленовою сажею. дозволяє при тиску заправки не більш як 40атм одержати наступні параметри: З приведених результатів випливає, що при однаковому об'ємі ємності газового акумулятора при наявності адсорбента можливо закачати газу при тиску 40атм більше, ніж при тиску 250атм в прототипі. Таким чином, при тиску 40атм об'єм газу в акумуляторі з використанням адсорбента на 15% більше, ніж без адсорбента при тиску 250атм. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601