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invention
Fédération de Russie Patent RU2286402

SYSTEME produisant de l'hydrogène et du plasma d'oxygène chimique
Et les méthodes d'électrolyse

Nom de l'inventeur: Viktor Fateev (RU); Grand-Bryukhov Evgeni (RU)
Le nom du titulaire du brevet: Viktor Fateev (RU); Grand-Bryukhov Evgeni (RU)
Adresse de correspondance: 117593, Moscou, lituanien Blvd, 5/10, kv.203, E.F.Shirokovu-Bryukhova
Date de début du brevet: 17.03.2005

L'invention concerne un système de production d' hydrogène et d' oxygène et peut être utilisé dans le domaine de l' énergie.

un atome d'hydrogène et un système de génération d'oxygène comprend réacteur elektroplazmohimichesky, qui est un récipient sous pression, dont les extrémités sont installées de fond sphérique avec un tamis à travers lequel les guides d'onde d'un rayonnement micro-ondes, séparés du volume interne du réacteur à membranes métalliques aux grilles de support et comportant des buses d'alimentation en dioxyde de carbone et la vapeur d'eau , des électrodes bipolaires perforées creuses pour la séparation de l'hydrogène et de l'oxygène, le volume intérieur de laquelle sont reliés desséchants, des tamis moléculaires pour la séparation de l'hydrogène, l'oxygène et les réfrigérateurs de sortie de dioxyde de carbone, le réservoir de gaz et le récepteur. L'invention peut améliorer l'efficacité énergétique du système en réduisant la consommation d'énergie, l'utilisation de stockage de l'hydrogène dans les centrales gaz-vapeur de la filiale dans la nuit.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention concerne un système de production d' hydrogène et de l' oxygène peuvent être utilisés dans le transfert d'énergie à la base du mode de fonctionnement de puissance atomique à un mode de contrôle simultané avec la réception, l' utilisation et l'accumulation d'hydrogène et d' oxygène.

L'analogue le plus proche est un système de production d' hydrogène et de l' oxygène, y compris elektroplazmohimichesky réacteur, qui est un récipient sous pression (RU 2157861 du 20.10.2000).

L'inconvénient de ce système est la grande consommation d'énergie, un faible taux de libération des produits d'électrolyse et l'incapacité d'utiliser ce système pour les centrales nucléaires.

Le but de l'invention est de réduire la consommation énergétique et l'utilisation des produits de réaction comme combustible dans les centrales nucléaires.

Un atome d' hydrogène et un système de génération d'oxygène comprend réacteur elektroplazmohimichesky, qui est un récipient sous pression, dont les extrémités sont installées de fond sphérique avec un tamis à travers lequel les guides d' ondes de micro - ondes (MW), séparé du volume interne du réacteur à membranes métalliques aux grilles de support et comportant des buses d'alimentation en dioxyde de carbone et de vapeur perforé électrodes bipolaires creuses pour la séparation de l'hydrogène et de l'oxygène, les volumes intérieurs sont reliées avec des desséchants, des tamis moléculaires pour la séparation de l'hydrogène, l'oxygène et le dioxyde de carbone réfrigérateurs de sortie gazomètre et le récepteur.

SYSTEME produisant de l'hydrogène et de l'oxygène des procédés électrolytiques plasma-chimique. Fédération de Russie Patent RU2286402

1. Diagramme schématique du système de production d'hydrogène et d'oxygène des procédés électrolytiques plasma-chimique.

SYSTEME produisant de l'hydrogène et de l'oxygène des procédés électrolytiques plasma-chimique. Fédération de Russie Patent RU2286402

Le système se compose d'une centrale nucléaire, ayant un premier circuit composé de: un réacteur nucléaire 1, le générateur de vapeur 2, la principale pompe de circulation 3 et le conduit 4 qui les relie, un second circuit comprenant: la vapeur 2, la turbine haute pression 5, la turbine à basse pression 6, elektroturbogeneratora 7 , d'un condenseur 8, une pompe de condensat 9, la pompe d'alimentation 10, un réchauffeur de régénération 11. le réacteur à hydrogène-oxygène est constitué d'un boîtier 12, qui est un récipient sous pression, bipolaire parallèle creux perforé à une distance fixe des électrodes 13 et 14 qui a procédé à courant de polarité différente basse tension. Les fonds fermés logement 12 protège le fond 15. Un logement 12 sont des guides d'ondes 16 et 17 des générateurs de micro-ondes 18 et 19. Entre les guides 16 et 17 de la cellule électrolytique et les électrodes 13 et les buses 14 sont installés 20 et 21 pour fournir du dioxyde de carbone et de vapeur d'eau dans la cuve du réacteur 12, où le dioxyde de carbone sous l'action de micro - ondes et de la vapeur pour former un plasma qui est fournie aux électrodes 13 et 14 et il y a une expansion de la vapeur d'eau et la séparation des produits de mélange d'électrodes opposées 13 résultants et 14 reliés à générateur de courant continu 22. la vapeur de dioxyde de carbone lors de la décomposition on ne consomme pas, mais une partie du dioxyde de carbone à ajouter dans le système d'alimentation composé de réservoirs de gaz 23, le récepteur 24 et les compresseurs 25 et 26. le mélange de produits séparés des électrodes respectives prévues au système de sortie: un réfrigérateur, un sèche-linge et un réfrigérateur 35 hydrogène-sécheurs 36 oxygène. Le système comporte un tamis moléculaire 27 pour séparer le dioxyde de carbone pour tamis moléculaire et un tamis 28 pour séparer l'hydrogène pour les réfrigérateurs tamis 29 et 30, un tamis moléculaire 31 pour séparer le dioxyde de carbone pour le tamis, le tamis moléculaire 32 pour séparer l'oxygène pour les réfrigérateurs tamis de sortie 33 et 34, le compresseur 37, gazomètre 38 stockage souterrain 39, un compresseur 40, gazomètre 41, 42 stockage souterrain.

2. La dépendance de la conductivité électrique du plasma à partir du mélange degré d'ionisation de la vapeur d'eau et de dioxyde de carbone.

La figure 1. pour plus de clarté, montrant les électrodes 13 et 14 de la cellule électrolytique à une rotation de 90 ° autour d' un axe vertical, et les trous " «Entre les électrodes est dirigée rayonnement micro - ondes pour former une onde stationnaire de résonance. Les petites flèches indiquent le mouvement du plasma aux électrodes 13 et 14, à travers les perforations et à l' intérieur des cavités des électrodes 13 et 14 et les produits de décomposition pour nettoyer le système, ainsi que leur retrait du système.

La figure 2. Elle montre la dépendance de la conductivité électrique du plasma sur le degré d'ionisation du gaz carbonique et de la vapeur d'eau. En outre, lors de l' irradiation du mélange H 2 O + CO 2 dioxyde de carbone absorbe l' énergie des micro - ondes et se décompose en CO et 1/2 O 2, CO, à son tour, se décompose en eau et en CO 2 H 2, toutes les réactions non-équilibre, cette réaction se déroule sans coûts d'énergie externe, mais l'énergie des molécules du mélange ne peut pas être supérieure à 1 500 K, car cela augmente les réactions inverses qui peuvent entrer dans la chaîne.

Le système de production d'hydrogène et de l'oxygène par la méthode de plasma et de l'électrolyse fonctionne comme suit.

système de station d'alimentation: le réacteur 1, le générateur de vapeur 2, la principale pompe de circulation 3 et la ligne 4 de la liaison, la turbine 5 une turbine haute pression 6, le générateur de turbine basse pression 7, un condenseur 8, condensat 9 et nutritifs 10 pompes, chauffe régénérative 11 et le générateur de vapeur 2 de la seconde circuit nominale de fonctionnement en mode stationnaire, la production d' énergie électrique qui est fournie à l'utilisateur des générateurs de micro - ondes 18 et 19 pour le transfert vers les guides 16 et 17, tandis que la force est appliquée au générateur de courant continu de puissance 22.

La vapeur provenant de la sélection de la turbine 6 dans le réacteur 12 est alimenté à travers les buses 21, qui sont connectées électriquement les conduites de vapeur, il est en même temps le gaz carbonique est alimenté à partir de la bouteille de gaz de la rampe 23 par l'intermédiaire du récepteur 24 et le compresseur 26 à travers les buses 20, en boucle pipeline pour le dioxyde de carbone. Le système est chauffé, la pression requise est atteinte , le mélange de vapeur et du dioxyde de carbone - 2,5 MPa, le système à micro - ondes a atteint la puissance nominale, la fréquence, les ondes stationnaires de résonance sont formées, formant ainsi un plasma, qui est fourni aux électrodes 13 et 14 de la cellule. Electrolyse du plasma avec séparation des mélanges de gaz aux électrodes ses électrodes 13 d'hydrogène, une électrode à oxygène 14. Simultanément, les gaz séparés présents dans la vapeur d'eau et dioxyde de carbone. mélange d'hydrogène paire d'eau est séchée dans le réfrigérateur 35, et la vapeur d'eau est évacuée du mélange d'oxygène dans le réfrigérateur 36. En outre, le mélange égoutté pénètre dans un tamis moléculaire 28 pour séparer l'hydrogène pour 27 tamis et du dioxyde de carbone pour la décharge du tamis. Le dioxyde de carbone est recyclé dans le condenseur 29 et le compresseur 26 et le tamis d'hydrogène moléculaire après 28 dans le réfrigérant 30 est envoyé au stockage: le compresseur 37, les réservoirs de gaz 38 dans le stockage souterrain 39, tandis que l'hydrogène gazeux à la vapeur peut être fournie à l'unité d'alimentation auxiliaire. mélange d'oxygène passe à travers les perforations des électrodes 14, pénètre dans la cavité de l'électrode 14 et va se vider 36 dans le réfrigérateur, le mélange de gaz séché est introduit dans un tamis moléculaire 32 pour l'oxygène et 31 à tamis pour tamis pour le dégagement de dioxyde de carbone. Le dioxyde de carbone après le refroidisseur 33 à travers le compresseur 26 est recyclé, et de l'oxygène, ayant le tamis moléculaire 32 et le réfrigérateur 34, est envoyé au compresseur 40, un support de gaz 41, et 42 installations de stockage souterrain.

En même temps, des réservoirs de gaz 41, de l'oxygène peut être envoyé à la centrale gaz-vapeur est installé sur le lanceur.

Etude de faisabilité du système de production d'hydrogène et de l'oxygène.

Le système peut être utilisé avec une source d'électricité, mais il est conseillé d'utiliser la station de l'énergie atomique dans la période de baisse de la consommation d'électricité et l'utilisation de l'hydrogène et de l'oxygène produit en pointe et modes semipeak dans les centrales de lancement avec cycle combiné. Dans ce cas, l'équipement de base, telles que les centrales nucléaires avec des réacteurs VVER-1000, travaillent constamment dans la version de base, ainsi que la production et l' utilisation de l' hydrogène et de l' oxygène prend les trempettes et les pics, en fait la centrale nucléaire d' une grande capacité et le travail de la centrale dans le mode de commande à partir de la charge électrique .

hydrogène coût approximatif cumulé et de l'oxygène produit dans le réacteur 12 peuvent être déterminées à partir des conditions suivantes:

- Les coûts d'énergie pour un seul cube. m hydrogène montant à pas plus de 4 kWh;

- Un taux de différentiel (conformément à la décision №11 du 02.04.2002 FEC g) sera:

- Nuit 284 RUB / MWh;

- Semipeak - 355 roubles / MWh;

- Peak - 603 roubles / MWh;

ce qui suggère l'action du tarif de nuit, environ 8 heures avec la capacité disponible de l' ordre de 400 MW;

Effet estimé du taux d'environ 2-3 heures de pointe avec une capacité estimée de 400 MW pour la compensation de pointe.

Il convient de noter que la valeur calorifique brute, l'hydrogène peut être obtenu en brûlant un mélange d'hydrogène et d'oxygène de la composition stoechiométrique dans un brûleur à haute pression. Dans notre cas, nous considérons que la capacité calorifique moyenne d'hydrogène la plus élevée et.

CALCUL DE L'EFFET ECONOMIQUE

Coût de l' énergie de nuit non réclamés, thous. 908,8.

La quantité d'hydrogène produite en raison de l' énergie non réclamés: V = 800 mètres cubes de H 2.

SYSTEME produisant de l'hydrogène et de l'oxygène des procédés électrolytiques plasma-chimique. Fédération de Russie Patent RU2286402

Ainsi, l'utilisation du réacteur pour produire de l' hydrogène et de l' oxygène des procédés électrolytiques plasma-chimique , et permet le transfert d' une centrale nucléaire avec VVER-1000 et à partir de la chambre de chaudière à vapeur d' eau et de gaz du cycle du mode de charge de base au contrôle et à faire en outre un bénéfice.

REVENDICATIONS

Système d'hydrogène de production et de l'oxygène comprenant réacteur elektroplazmohimichesky, qui est un récipient sous pression, caractérisé en ce que les extrémités de la cuve sous pression munis de fond sphérique avec un tamis à travers lequel les guides d'onde d'un rayonnement micro-ondes, séparés du volume interne du réacteur à membranes métalliques à grilles de support et comprenant des buses pour l'alimentation de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau, des électrodes bipolaires perforées creuses pour la séparation de l'hydrogène et de l'oxygène, les volumes internes sont reliés à des desséchants, des tamis moléculaires pour la séparation de l'hydrogène, l'oxygène et le dioxyde de carbone réfrigérateurs de sortie gazomètre et le récepteur.

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Date de publication 03.12.2006gg