[1]Изобретение относится к способам моделирования процессов получения водорода за счет гидролиза твердого реагента - алюминия в реакционном сосуде и может быть использовано для оптимизации гидродинамических процессов и массообмена в альтернативных вариантах проектируемых генераторах водорода на основе гидролиза твердого реагента - алюминия в реакционном сосуде.
[2]В настоящее время разрабатываются проекты генераторов получения водорода в сфере автономной энергетики, преимущественно в энергоустановках с электрохимическими генераторами, как в стационарных установках, на транспорте, так и для систем заправки водородом турбогенераторов с водородным охлаждением, а так же в химической промышленности.
[3]Известен способ моделирования (Челяев В.Ф. Компактный источник чистого дешевого водорода. // Энергия: экономика, техника, экология. 2009. №2. С.24-28.) в макетном химическом реакторе.
[4]Недостатками данного способа являются сложность и длительность проводимых экспериментов для получения необходимой информации, а также проведение процессов оптимизации на реальном объекте, что требует поддержания на нужном уровне температуры химического реактора, расходов дорогостоящих реагентов (раствора едкого натра и порошка алюминия) и наличия особых требований работы с водородом.
[5]Известен также наиболее близкий к предлагаемому изобретению способ моделирования химических реакторов (А.С. СССР 882583 опубликован 23.11.1981 г.), выбираемый в качестве прототипа.
[6]В известном способе моделирование химических реакторов путем контактирования твердой и газообразной фаз и определения параметров массообмена между ними за счет использования веществ-имитаторов, в качестве твердой фазы используют фториды щелочных металлов, а в качестве газовой - смесь инертного газа с гексафторидом урана, контактирование осуществляют в течение 10-300 с. Определение параметров массообмена осуществляют измерением концентрации гексафторида урана после контактирования.
[7]Недостатками данного изобретения являются ограниченность сферы использования способа для моделирования химических реакторов путем контактирования только твердой и газовой фаз. В генераторах водорода на основе гидролиза твердого реагента - алюминия в реакционном сосуде контактирование частиц алюминия происходит в жидкой фазе водного раствора едкого натра.
[8]Технический эффект, заключающийся в повышении безопасности, ускорении и упрощении процесса оптимизации гидродинамических процессов и массообмена достигается тем, что в известном способе моделирования процессов в химических реакторах путем контактирования твердой и жидкой фаз и определения параметров массобмена между ними путем использования веществ - имитаторов, согласно изобретению, твердую фазу - частицы алюминия моделируют частицами питьевой соды, жидкую фазу - водный раствор едкого натра моделируют водным раствором уксусной кислоты, а полученный газообразный продукт гидролиза-водород моделируют углекислым газом.
[9]Кроме того, контактирование осуществляют в реальном или модельном реакторе в течение необходимого времени.
[10]На рисунке схематично представлено оборудование, используемое при изучении процесса гидролиза твердого реагента - алюминия в реакционном сосуде генератора водорода, содержащее реактор 1, магистраль подачи частиц алюминия 2, магистраль выдачи водорода 3, магистраль подачи водного раствора едкого натра 4, магистраль вывода продуктов гидролиза 5.
[11]Контактирование частиц алюминия происходит в жидкой фазе водного раствора едкого натра. Отрабатывается вопрос об оптимальной геометрии реакционного сосуда определенного объема и конструкции. Частицы алюминия моделируются частицами бикарбоната, например, питьевой содой, а водный раствор едкого натра моделируется водным раствором кислоты, например, уксусной. Газообразный продукт гидролиза водород моделируется углекислым газом.
[12]Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известными обладает следующими преимуществами: простотой, экспрессивностью, экономичностью и пожаро-взрывобезопасностью, так как не требует проведения процесса при высоких температурах и отсутствия пожаро-взрывоопасных веществ. Предлагаемый способ моделирования химического реактора водорода апробирован в лабораторных условиях.
