Блинов Дмитрий Викторович, канд. техн. наук, ст. научн. сотр. лаборатории водородных энергетических технологий, Объединенный институт высоких температур РАН, доцент кафедры Химии и электрохимической энергетики, Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт»
Москва
Dmitry V. Blinov, Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences, National Research University «Moscow Power Engineering Institute»
Moscow
Борзенко Василий Игоревич, канд. техн. наук, заведующий лабораторией водородных энергетических технологий, Объединенный институт высоких температур РАН
Москва
Vasily I. Borzenko, Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences
Moscow
Бездудный Александр Владимирович, аспирант, Объединенный институт высоких температур РАН
Москва
Alexander V. Bezdudny, Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences
Moscow
Кулешов Николай Васильевич, д-р техн. наук., профессор, заведующий кафедрой Химии и электрохимической энергетики, Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт»
Москва
Nikolay V. Kuleshov, National Research University «Moscow Power Engineering Institute»
Moscow
ЦЕЛЬ. Разработать металлогидридные реакторы для хранения и очистки водорода различных типов. Интегрировать металлогидридные устройства хранения и очистки водорода с топливным элементом (ТЭ) и электролизером с твердополимерным электролитом. МЕТОДЫ. Для выплавки образцов интерметаллических соединений (ИМС) используется метод плавления в электродуговой печи с нерасходуемым вольфрамовым электродом на водоохлаждаемом медном кристаллизаторе в аргоновой атмосфере. Исследование интегральных характеристик металлогидридных устройств и исследование процессов при извлечении водорода из смеси газов проводится при помощи тепловых массовых измерителей расхода и термокондуктометрического газоанализатора. РЕЗУЛЬТАТЫ. Представлены результаты разработки и создания металлогидридных реакторов хранения и очистки водорода различных типов. Представлены результаты экспериментальных исследований системной интеграции металлогидридных реакторов, ТЭ и электролизера. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Аккумуляция энергии в водороде позволяет использовать минимально возможное давление газа в реакторе, тем самым получить предельную безопасность при эксплуатации устройства, а также избежать обязательной сертификации по безопасности и обучения личного персонала по работе с баллонами высокого давления. Применение металлогидридного способа проточной очистки показывает высокие показатели извлечения водорода для последующей аккумуляции и использования в ТЭ при больших объемных содержаниях водорода в смеси (≥10% об.), в то время как метод периодической эвакуации накопившихся примесей наиболее эффективен при низких содержаниях водорода в смеси (<10% об.). Разработаны экспериментальные энергоустановки H>2Bio и H2Smart электрической мощностью 200 Вт и 1 кВт, представлены результаты основных режимов работы энергоустановок.
To develop metal hydride reactors for storage and purification hydrogen of various types. Integrate metal hydride hydrogen storage and purification devices with a fuel cell (FC) and an electrolyzer with a solid polymer electrolyte. METHODS. For the melting of samples of intermetallic compounds (IMC), the method of melting in an electric arc furnace with a non-consumable tungsten electrode on a water-cooled copper crystallizer in an argon atmosphere is used. The study of the integral characteristics of metal hydride devices and the study of the processes during the extraction of hydrogen from a mixture of gases is carried out using thermal mass flow meters and a thermoconductometric gas analyzer. RESULTS. The results of the development and creation of metal hydride reactors for the storage and purification of hydrogen of various types are presented. The results of experimental studies of the system integration of metal hydride reactors, fuel cells, and an electrolyzer are presented. CONCLUSION. The accumulation of energy in hydrogen makes it possible to use the lowest possible gas pressure in the reactor, thereby obtaining the maximum safety during operation of the device, as well as avoiding mandatory safety certification and training of personal personnel on working with high-pressure cylinders. The use of the metal hydride method of flow purification shows high rates of hydrogen extraction for subsequent accumulation and use in the fuel cell at high volume hydrogen contents in the mixture (≥10% vol.), while the method of periodic evacuation of accumulated impurities is most effective at low hydrogen contents in the mixture (<10% vol.). Experimental power plants H>2Bio and H2Smart with an electric power of 200 W and 1 kW are developed, the results of the main operating modes of power plants are presented.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.