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invention
Fédération de Russie Patent RU2280927

PROCÉDÉ DE FONCTIONNEMENT Générateur de TERMOELEKTROHIMICHESKIH (TEHG)
POUR HYDROGENE rayonnements ionisants

Nom de l'inventeur: Vorogushin Victor T. (RU); Telnova Galina (RU); Solntsev Konstantin (RU)
Le nom du titulaire du brevet: Institut de physique et chimique des problèmes Céramique Matériaux Académie des sciences (RU)
Adresse de correspondance: 119361, Moscou, ul. Ozernaya, 48, RAS IPC
Date de début du brevet: 15.10.2004

L'invention se rapporte à la préparation d'hydrogène à partir de l'eau pendant le fonctionnement de centrales nucléaires à l' aide de générateurs de termoelektrohimicheskih.

Le résultat technique de l'invention est d'améliorer un procédé pour la production d' hydrogène à partir d' eau en utilisant l'énergie des rayonnements ionisants et la chaleur générée dans le processus de production d' électricité. Selon le procédé de l' invention pour faire fonctionner une centrale électrique comportant plusieurs TEHG électrolyte de céramique solide, comprenant un électrolyte solide à conductivité protonique et d' un électrolyte solide ayant une conductivité d'ions et porte oxygène sur sa surface des revêtements d'électrode poreuse à base de palladium, un système d'alimentation en eau, la séparation et l' élimination de l' hydrogène et de l' oxygène, mais également le système électrochimique supplémentaire TEHG Na-Na avec un électrolyte solide à base de sodium , bêta-alumine ayant une conductivité d'ions de sodium , déposées sur la surface du revêtement d'électrode poreuse, ledit TEHG placé dans un compartiment à l' eau ou à la vapeur et la matière fissile U 235 ou de ses oxydes, suivie par la chambre de déplacement dans un coeur de réacteur nucléaire et en fermant les électrodes à travers une charge externe générer un courant électrique dans ces générateurs avec une séparation simultanée des produits de décomposition de l'eau lors de l'irradiation d'ionisation, ainsi générés dans la chaleur du compartiment dans le processus de fission nucléaire et la production d'énergie électrique alimentés dans le système électrochimique supplémentaire TEHG Na-Na. Avant utilisation dans la chambre d'anode en outre TEHG placé matière fissile U-235 ou de ses oxydes.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention concerne la conversion de l' énergie nucléaire et thermique en électricité pour produire de l' hydrogène.

Il y a un mode de fonctionnement de centrales nucléaires, dans lequel l' ensemble de l'énergie libérée lors d' une réaction nucléaire est convertie en énergie thermique, puis dans le générateur de turbine à cycle thermodynamique en énergie mécanique et électrique. [1] Le courant obtenu est amené à l'électrolyseur pour la production d'hydrogène à partir d'eau. La même chose se produit dans le TEHG de cycle de chaleur lors de la conversion de l' énergie thermique en énergie électrique [2].

Il est connu que dans le procédé de production d' énergie électrique de l'énergie potentielle utile est convertie en chaleur (principalement en raison des pertes au niveau des électrodes et de l' électrolyte) qui est généralement attribué improductivement [3]. Ces pertes thermiques sont importantes et le niveau de puissance maximale égale à la moitié de l'énergie potentielle [4], à savoir dans ce cas, l'efficacité la conversion de l'énergie potentielle ( e) est de 0,5 (50%) de l'efficacité cycle de Carnot ( k).

Lorsque l'on chauffe la température T g et une température de 1000 K, le réfrigérateur 400 à l'efficacité totale est égal à

à · e = 0,6.0,5 = 0,3 (30%).

Si l'anode et la cathode cavité TEHG résister à une température maximale du cycle, et la chaleur générée dans le processus de génération d' énergie électrique, et seront caractérisés par la température maximale et peut donc être totalement éliminés au cours du cycle thermodynamique, ce qui augmente son efficacité [5].

Dans ce cas, l'efficacité de la valeur limite définie par la formule = à · e / 1- a + (1- e).

Dans la préparation d'hydrogène à partir d' eau dans le mode de électrolyseur, une valeur maximale de l' efficacité de puissance électrolyseur e. sera de 0,5 (50%), tandis que la valeur de l' efficacité totale les centrales de production d'hydrogène sera égal à

= à · e · E = 0,15 (15%).

En ce qui concerne l'utilisation à cette fin dans le courant d' électrolyse produite par des centrales nucléaires, la valeur de l'efficacité totale centrales en tenant compte de la conversion de l'énergie nucléaire à haute teneur seront relativement faibles.

Il est connu que l'énergie du rayonnement ionisant produit lors de la réaction nucléaire, par fission de l' U 235 de 200 MeV (l'énergie des neutrons rapides - 5 MeV, - Poutres - 10 MeV, - Et les particules de neutrino - 18 MeV, les fragments de fission - 166 MeV) [6]. Par conséquent, l'énergie de toute particule d'ioniser des milliers de rayonnement de fois l'énergie des atomes dans les molécules (~ 5 eV) et l'énergie de liaison des électrons de valence des atomes (~ 10 eV) [7] .

Il est connu que lors de l'irradiation de l'ionisation des molécules d'eau se décompose en hydrogène et en oxygène. Une partie des atomes d'hydrogène et d'oxygène résultants entrent dans la réaction inverse pour former de l'eau et la chaleur, et l'autre partie est stockée [7] sous la forme d'un mélange gazeux de ces éléments. En raison TEHG électrolyte solide ayant une conductivité d'ions hydrogène (protons) et d' ions d'oxygène, respectivement, déposé avec les revêtements d'électrode sur la base de palladium, il devient possible de séparer et l' évacuation de ces gaz de la zone de réaction avec la production simultanée d' un courant électrique.

Pour améliorer l'efficacité globale Centrale de production d' hydrogène à partir de l'eau fournit un procédé de fonctionnement TEHG utilisant des rayonnements ionisants.

Pour réaliser cette enceinte hermétique avec collecteur isolé placé combustible nucléaire (U 235 ou ses oxydes) et oscillateurs termoelektrohimicheskie avec des électrolytes céramiques solides (piles à combustible), à savoir avec TE ions hydrogène (protons conducteur de conductivité), en particulier, zirconate, le strontium et le FC avec une conductivité d'ions d'oxygène, notamment à base de zirconium et de cérium avec des additifs d'oxyde d'yttrium et (ou) les éléments des terres rares [8] , - des électrodes poreuses enrobées à base de système d'alimentation du palladium et de l'eau et un système de séparation et le retrait de la zone de réaction formé lors de la décomposition de l' eau des produits gazeux de la réaction sous la forme d'hydrogène et d' oxygène, mais aussi TEHG système électrochimique sodium-sodium supplémentaire dans la cellule céramique de carburant sur la base de sodium bêta-alumine ayant une conductivité d'ions sodium enrobé sur la surface électrode poreuse (par exemple, Mo) de revêtement.

Lors du déplacement du couvercle dans le coeur d'un réacteur nucléaire sous l'effet des rayonnements ionisants de la réaction nucléaire se décompose pour former des molécules d'eau et les atomes d'hydrogène et d' ions d'oxygène et des radicaux OH type [7]. Une partie du produit obtenu prend la réaction inverse pour former de l'eau et la chaleur, et l'autre partie du mélange de produits gazeux accumuler. La différence des pressions partielles de l' hydrogène et de l' oxygène, respectivement, sur les deux côtés de l'électrolyte solide et du proton conductivité, respectivement avec de l' oxygène et de l'énergie potentielle crée une force électromotrice sur les électrodes couvrant respectivement TE.

prises de courant à travers la connexion d' électrodes de charge utile peuvent être subdivisés mélange gazeux produit dans les composants en dirigeant les ions hydrogène et des ions d'oxygène, respectivement, par l' intermédiaire des électrolytes solides ayant une conductivité TEHG appropriée. Ainsi, dans un procédé, le courant électrique et générer de recevoir et de l'hydrogène et de l'oxygène retiré simultanément. La baie est l'eau alimenté (vapeur) dans la mesure de son expansion et de dépenses. Cette chaleur générée dans le compartiment est dirigé vers TEHG système électrochimique sodium-sodium supplémentaire avec du TE , sur la base de sodium enrobé avec une électrode poreuse bêta-alumine, dans laquelle le fonctionnement de la cavité de l' anode telle TEHG placée combustible nucléaire. Tous les flux d'énergie électrique dirigés vers l'électrolyseur pour produire de l'hydrogène.

SOURCES D'INFORMATION

  1. Bump TR La troisième génération de réacteurs surgénérateurs. Physique nucléaire et plasma. M:. Science, 1974, vol. №10, s.66-77.

  2. B. Agrus Thermiquement élément régénérable avec des métaux liquides. Coll. PPTE et TE 1964, №11.

  3. Vorogushin VT Procédé pour améliorer l'efficacité thermiquement régénéré pile à combustible. Les résumés de la Conférence All-Union VI sur électrochimie. sources et convertisseurs d'énergie actuelle. 1982, vol.1, p.61.

  4. Tabor ON Plantes pour la conversion directe de l'énergie thermique en électricité. M:. Higher School 1965.

  5. Vorogushin VT Cycle thermodynamique avec la chaleur générée par la production d'électricité. Journal of Physical Chemistry. 1982. t.LVI, s.1092-1095.

  6. Murray R. Introduction au génie nucléaire. I.L.M. 1995, p.62.

  7. Platzman RL Qu'est-ce que le rayonnement ionisant? Physique nucléaire et plasma. M:. Nauka, 1974, p.3

  8. E. Glebova percée dans l'avenir de l'hydrogène. Science et Vie. 2004. №2, s.16-19.

REVENDICATIONS

  1. Procédé pour faire fonctionner un termoelektrohimicheskih système générateurs (TEHG) à électrolyte solide céramique, un système d'alimentation en eau, la séparation et l' élimination de l' hydrogène et de l' oxygène, comprenant un électrolyte solide de protons à électrolyte solide conductrice d' une conductivité pour les ions oxygène et porte sur sa surface des revêtements d'électrode poreuse à base de palladium, a et supplémentaire système électrochimique TEHG Na-Na avec un électrolyte solide à base de sodium , bêta-alumine ayant une conductivité d'ions sodium enrobées sur la surface de la couche d'électrode poreuse, caractérisé en ce que ledit TEHG placé dans le compartiment contenant de l'eau ou de la vapeur et de la matière fissile U 235 ou oxydes, suivie d' un compartiment de déplacement dans le coeur d'un réacteur nucléaire, connectés à distance des électrodes TEHG avec la charge utile externe généré dans ledit TEHG courant électrique retiré, respectivement, de l' hydrogène et de l' oxygène est ajouté à l'eau du compartiment que la décomposition et de la consommation, tandis que un compartiment de chaleur générée dans la production d'énergie de la fission nucléaire, et il est envoyé à un système électrochimique supplémentaire TEHG Na-Na.

  2. Procédé de fonctionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre d'anode du système électrochimique TEHG Na Na administré avant utilisation fissile U235 substance ou de ses oxydes.

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Date de publication 27.11.2006gg