Пристрій для одержання водню метало-паровим методом за допомогою концентрованого сонячного випромінювання

Реферат: Пристрій для одержання водню метало-паровим методом за допомогою концентрованого сонячного випромінювання містить концентратор сонячного випромінювання, реактор для нагріву робочої суміші із промислових відходів, генератор водяної пари і обладнання для утилізації газу. Генератор водяної пари виконано у вигляді тору із кварцового скла і розміщено співвісно з реактором між реактором і поверхнею дзеркала концентратора з можливістю переміщення вздовж оптичної осі концентратора. UA 98424 U (12) UA 98424 U UA 98424 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до енергетики, зокрема пристроїв для одержання водню. Відомий пристрій для одержання водню метало-паровим методом, який містить концентратор сонячного випромінювання, генератор водяної пари і реактор для нагріву робочої суміші із промислових відходів на основі заліза [B.C. Зенков, В.Н. Буланов, B.C. Дверняков, В.В. Пасичный, А.В. Изюмов, В.П. Клименко и А.И. Чуйко, Получение водорода железо-паровым методом с использованием солнечной энергии, Гелиотехника, 1988, № 3, с. 29-33]. Недоліком пристрою є те, що генератор водяної пари розташовано у фокальній площині концентратора разом з реактором, що зменшує потік сонячного випромінювання, яке припадає на нагрівання цих двох елементів пристрою через затінення центральної частини дзеркала концентратора. Також відомий пристрій для одержання водню метало-паровим методом, який містить концентратор сонячного випромінювання, генератор водяної пари і реактор для нагріву робочої суміші із промислових відходів на основі заліза, вольфраму або молібдену [В.В. Пасічний, B.C. Зенков, Ю.М. Литвиненко, Пристрій для одержання водню метало-паровим методом за допомогою сонячного випромінювання, Патент України 74686, МПК B01J 19/08, C01B 3/40, опубл. 12.11.2012, бюл. № 12]. Недоліками способу є те, що генератор водяної пари розташовано у фокальній площині концентратора разом з додатковим концентратором сонячного випромінювання, що ускладнює конструкцію пристрою і відчутно зменшує потік сонячного випромінювання для нагрівання реактору. За найближчий аналог взято відомий пристрій для одержання водню метало-паровим методом за допомогою сонячного випромінювання, який містить концентратор сонячного випромінювання, реактор для нагріву робочої суміші із промислових відходів, генератор водяної пари і обладнання для утилізації газу [B.C. Зенков, В.В. Пасичный, Методические оценки и варианты процессов переработки отходов металлургического производства, Современные проблемы физического материаловедения, вып. 19, Труды ИПМ, Киев, 2010, с. 55-62]. У фокусній зоні концентратора установлено ящик, в якому розташовано реактор у вигляді заповненого робочою сумішшю кварцового сферичного балону, під яким прилаштовано генератор у вигляді плоскої скляної пляшки. Недоліком пристрою є те, що реактор значно перекриває світловий потік над прилаштованим під ним генератором водяної пари. Задачею корисної моделі "Пристрій для одержання водню метало-паровим методом за допомогою концентрованого сонячного випромінювання" є удосконалення конструкції взаємного розташування елементів пристрою для більш ефективного використання концентрованого сонячного випромінювання. Удосконалення конструкції досягнуто за рахунок того, що у пристрої для одержання водню метало-паровим методом за допомогою концентрованого сонячного випромінювання, який містить концентратор сонячного випромінювання, реактор для нагріву робочої суміші із промислових відходів, генератор водяної пари і обладнання для утилізації газу, генератор водяної пари виконано у вигляді тору із кварцового скла і розміщено співвісно з реактором між реактором і поверхнею дзеркала концентратора з можливістю переміщення вздовж оптичної осі концентратора за допомогою маніпулятора-паропровода. На кресленні показано принципову схему пристрою, що пропонується. Пристрій складається з концентратора (1), генератора водяної пари (2) з маніпулятором - паропроводом (3), реактора (4) і обладнання для утилізації газу (на кресленні не показано). Генератор водяної пари (2) і реактор (4) розміщені співвісно вздовж оптичної осі концентратора (1). Опис роботи пристрою. Концентроване дзеркалом концентратора (1) сонячне випромінювання нагріває у реакторі (4) робочу суміш із промислових відходів на основі заліза, вольфраму або молібдену. Водяна пара, утворена із води у генераторі (2), проходить через маніпулятор-паропровод (3) у розігрітий реактор (4), де реагує із металом. В результаті реакції окислення утворюється водень, який разом із супутніми газами виводиться із реактора, виділяється, очищається і утилізується. В другому процесі циклу одержання водню в реакторі (4) відбувається регенерація окисленого у першому циклі металу. Пристрій працює наступним чином. Приклад 1. Відходи у вигляді стружки, уламків та браку дрібних деталей, що містять вольфрам у кількості не менше 75-80 %, засипали у секції реактора. Суміш нагрівали концентрованим сонячним випромінюванням до температури 1123 К. Потім маніпуляторомпаропроводом виводили в розраховану зону фокусної області генератор водяної пари, нагрівали в ньому воду до температури 423 К, генерували водяну пару і пропускали її через нагріту до температури 1173 К реакційну суміш для її окислення. Під час окислювальної стадії 1 UA 98424 U 5 10 15 20 вольфрам взаємодіяв із парою води з утворенням водню і оксиду вольфраму. Після завершення окислювальної стадії частину утвореного водню (до 20 % об'ємних) відводили у відповідні секції реактора і починали стадію регенерації реакційної суміші. Такий цикл проводили 7 разів. Приклад 2. Було проведено експеримент по виробництву водню на схожому пристрої, в якому були зроблені такі зміни: генератор водяної пари пристосували у фокальній площині концентратору, співвісно з ним, але з протилежного відносно реактора боку. Температурні і термінові параметри експерименту були однакові з такими ж із прикладу 1. В обох прикладах жалюзі концентратора були розчинені однаково, тобто кількість сонячної енергії, використаної в прикладах 1 і 2, була однакова. В результаті одержали водень шляхом термохімічної водо-парової обробки з допомогою відновлюваної сонячної енергії реакційної суміші на основі промислових відходів вольфрамового виробництва, при цьому кількість водню, що одержано у прикладі 1, перевищила кількість водню, що одержано у прикладі 2, на 10 %. Це стало наслідком того, що ефективність роботи генератора водяної пари у прикладі 1 поліпшилась через відсутність затінення його поверхні реактором, як це спостерігається у прикладі 2, а можливість переміщення реактора вздовж оптичної осі концентратора додає здатність найбільш доцільного розміщення генератора у тепловому полі концентратора. Пристрій може бути використано для одержання водню із промислових відходів заліза, вольфраму або молібдену за допомогою екологічно чистої сонячної енергії, що відновлюється. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Пристрій для одержання водню метало-паровим методом за допомогою концентрованого сонячного випромінювання, який містить концентратор сонячного випромінювання, реактор для нагріву робочої суміші із промислових відходів, генератор водяної пари і обладнання для утилізації газу, який відрізняється тим, що генератор водяної пари виконано у вигляді тору із кварцового скла і розміщено співвісно з реактором між реактором і поверхнею дзеркала концентратора з можливістю переміщення вздовж оптичної осі концентратора. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2