Preview

Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

Расширенный поиск

Плазменно-электролитные разряды в газожидкостной среде для получения водорода

https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-2-27-35

Полный текст:

Аннотация

ЦЕЛЬ. Комплексное исследование воздействия плазмы электрического разряда постоянного тока в газожидкостной среде неорганических смесей с целью получения газообразного водорода. Получить вольтамперные, вольт-секундные и ампер-секундные характеристики разряда при различных концентрациях электролита Изучить процесс электролиза, пробоя, зажигания разряда и течения разряда в диэлектрической трубке при постоянном токе. МЕТОДЫ. Для решения поставленной задачи проводились экспериментальные исследования на модельной установке, которая состоит из системы электропитания, разрядной камеры, аппаратуры контроля и управления работой установки и измерения характеристик электрического разряда. Для анализа устойчивости разряда были получены зависимости пульсации напряжения и тока разряда во времени. РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведены экспериментальные исследования между электролитическим катодом и электролитическим анодом при постоянном токе и при атмосферном давлении со следующими параметрами: напряжение разряда U=0,1- 1,5 кВ, ток разряда I=0.02-2,3 А, межэлектродное расстояние l=100 мм, в качестве электролитов использовались 1%, 3 % и 5% растворы хлорида натрия в водопроводной воде. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Показано, что электрический пробой и зажигание устойчивого во времени разряда зависит от проводимости газожидкостной среды электролита. Характер вольт- амперных характеристик зависит от происходящих случайных процессов в газожидкостной среде, что связано с многочисленными пробоями, происходящими в газожидкостной среде электролита, горением и затуханием микроразрядов, возникновением пузырьков, движением электролита внутри диэлектрической трубки. Показано, что генерация водорода и водородосодержащих компонентов может идти как на стадии электролиза, так и при горении разряда. Особенностью данного способа является то, что электрические разряды в трубке увеличивают выделение водорода. В данной установке могут быть использованы неорганические жидкости определенного состава и концентрации. Результаты экспериментальных исследований позволили разработать и создать малогабаритную установку для получения газообразного водорода. Испытания показали, что малогабаритную установку можно взять как основу промышленной установки для получения газообразного водорода.

Об авторах

А. Ф. Гайсин
Казанский государственный энергетический университет
Россия

Гайсин Азат Фивзатович, д-р. техн. наук, профессор

Казань



Ф. М. Гайсин
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева - КАИ
Россия

Гайсин Фивзат Миннебаевич, д-р. физ.-мат. наук, профессор

Казань



Л. Н. Багаутдинова
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева - КАИ
Россия

Багаутдинова Лилия Наилевна, канд. техн. наук, доцент

Казань



А. А. Хафизов
Казанский федеральный университет
Россия

Хафизов Алмаз Анзяпович, старший преподаватель

Казань



Р. И. Валиев
Казанский федеральный университет
Россия

Валиев Рамиль Ильдарович, старший преподаватель

Казань



Е. В. Газеева
Казанский государственный энергетический университет
Россия

Газеева Елена Владимировна, канд. техн. наук, доцент

Казань



Список литературы

1. Хорасанов Г.Л., Колесов В.В., Коробейников В.В. и др. Исследование возможности конверсии метана в синтез-газ и водород с использованием водяного пара быстрых натриевых реакторов // Труды регионального конкурса проектов фундаментальных научных исследований. Выпуск 22. 2017. С.254-261.

2. Fan, Z., Weng, W., Zhou, J., et al. Catalytic decomposition of methane to produce hydrogen: A review // Journal of Energy Chemistry. 2021. N58. pp.415-430.

3. Мальцев В.А., Нерушев О.А., Новопашин С.А. Способ получения водорода и углеродных нанотрубок из углеводородного газа. Патент РФ на изобретение RU 2414418 C2. 20.03.2011. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37744491. Ссылка активна на 02.04.2021.

4. Yan, X., Li, Y., Sun, C., et al. Hydrogen production from absorption-enhanced steam gasification of Enteromorpha prolifera and its char using Ce-doped CaO material // Fuel. 2021. Vol.287, N1. 119554.

5. Liu, S., Guo, L., Jin, H., et al. Hydrogen production by supercritical water gasification of coal: A reaction kinetic model including nitrogen and sulfur elements // International Journal of Hydrogen Energy. 2020. Vol.45, N56. pp. 31732-31744.

6. Булычев Н.А., Казарян М.А., Этираи А., и др. Плазменный разряд в жидкофазных средах под действием ультразвуковой кавитации как метод синтеза газообразного водорода // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2018. Т.45. № 9.

7. Wang, L., Yang, C., Thangavel, et al. Enhanced hydrogen production in microbial electrolysis through strategies of carbon recovery from alkaline/thermal treated sludge // Frontiers of Environmental Science and Engineering. 2021. Vol 15. N4. pp.56.

8. Жерлицын А.Г., Корженко Д.В., Шиян В.П. Получение водорода из природного газа в плазме СВЧ- разряда при атмосферном давлении. Газовая промышленность, 2018. № 11 (777). С. 104-113.

9. Галимзянов И.И., Гайсин А.Ф., Фахрутдинова И.Т., и др. Некоторые особенности развития электрического разряда между струйным анодом и жидким катодом // Теплофизика высоких температур. 2018. Т. 56. № 2. С. 306-309.

10. Mezei P., Ceserfalvi T. Electrolyte cathode atmospherie glow dischartsyges for direct solution analysis // Applied Spectroscopy Reviews. 2007. Vol.42, N.6. pp. 573 – 604. DOI: 10.1080/05704920701624451.

11. Садриев Р.Ш., Гайсин Аз.Ф., Насыбуллин Р.Т., и др. Некоторые особенности дуги переменного тока малой мощности и низкой частоты между твердым и жидким электродами // Теплофизика высоких температур. 2020. Т. 58. № 3. С. 465-468.

12. Гайсин Ал.Ф., Кашапов Н.Ф. Исследование физических процессов в зоне газового разряда между жидкими электродами // Прикладная механика и техническая физика. 2018. Т.4 № 350. С. 19-22.

13. Akhatov M. F., Kayumov R. R., Mardanov R. R., et al. Voltage drop in the jet electrolytic cathode // Journal of Physics: Conference Series. 2020. 1588 (1) 012004. DOI: 10.1088/1742-6596/1588/1/012004

14. Takseitov, R.R., Galimova, R.K., Yakupov, Za.Y. Calculation of portable properties of some real gas mixtures at high temperatures // Journal of Physics: Conference Series. 2020. 1588(1). 012065.

15. Багаутдинова Л.Н., Садриев Р.Ш., Гайсин А.Ф., и др. Некоторые особенности диэлектрического барьерного разряда с жидким и твердым электродами // Теплофизика высоких температур. 2019. Т.57. № 6. С. 953-956.

16. Гайсин А.Ф., Басыров Р.Ш., Сон Э.Е. Модель тлеющего разряда между электролитическим анодом и металлическим катодом // Теплофизика высоких температур. 2015. Т.53. № 2. С.193.

17. Gajsin F.M., Galimova R.K., Khakimov R.G. Vapor-gas discharge with nontraditional electrodes // Elektronnaya Obrabotka Materialov. 1994. №5. pp.27–29. (In Russ).


Для цитирования:


Гайсин А.Ф., Гайсин Ф.М., Багаутдинова Л.Н., Хафизов А.А., Валиев Р.И., Газеева Е.В. Плазменно-электролитные разряды в газожидкостной среде для получения водорода. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021;23(2):27-35. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-2-27-35

For citation:


Gaysin A.F., Gaysin F.M., Bagautdinova L.N., Khafizov A.A., Valiev R.I., Gazeeva E.V. Plasma-electrolyte discharges in a gas-liquid medium for the production of hydrogen. Power engineering: research, equipment, technology. 2021;23(2):27-35. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-2-27-35

Просмотров: 34


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1998-9903 (Print)
ISSN 2658-5456 (Online)