Хранение водорода жидкого

Основной проблемой использования водорода в качестве моторного топлива является его хранение. Известны следующие варианты хранения водорода на автомобиле в газообразном состоянии (в сжатом виде), в криогенном (сжиженном) состоянии, с использованием промежуточного носителя (жидкого или твердого). Наилучшие показатели системы хранения чистого водорода обеспечиваются при его сжижении, т. е. в криогенной схеме. Это наглядно иллюстрируется данными по различным топливным системам, приведенным к энергетическому эквиваленту, обеспечивающему пробег 400 км [170] [c.174]

Водород является удобным энергоносителем, что послужило основой создания атомно-водородной энергетики. Избыточная энергия, вырабатываемая атомной электростанцией, может быть запасена в виде водорода, получаемого, например, электролизом воды. Хранение водорода в больших масштабах в виде газа неудобно, поэтому разрабатываются методы хранения и транспортировки водорода в компактном виде. В перспективе предусматривается получение металлического твердого водорода при сверхвысоких давлениях. Уже сейчас для хранения и транспортировки водорода в скрытой форме используются твердые и жидкие гидриды. Особый интерес представляют процессы гидрирования ароматических углеводородов. Так, при гидрировании бензола водород связывается с образованием циклогексана [c.100]

Электромобили с ЭЭУ на основе ТЭ. Электромобили могут быть оснащены электрохимическими энергоустановками (ЭЭУ) на основе ТЭ [7 9 35 45, с. 1081-1088 1153-1155]. В качестве топлива этих ЭЭУ применяются водород, бензин-рафинат (нафта), метанол и др. Воздушно-водородные ЭЭУ имеют ЭХГ на основе ТЭ со щелочным электролитом, систему хранения и подачи водорода, систему очистки и подачи воздуха и другие системы (см. гл. 2). Водород хранится в сжатом виде (в баллонах), криогенном или связанном в интерметаллиды состояниях (см. гл. 2). По мнению советских специалистов, наиболее приемлемым представляется использование интерметаллидных соединений. При использовании чистого кислорода вместо воздуха ЭЭУ имеет систему хранения и подачи кислорода. Электромобиль на основе ЭЭУ имеет большую дальность пробега без заправки водородом, чем ЭМ на основе ЭА (без подзарядки ЭА - рис. 4.13), требует меньше времени на смену емкостей для хранения водорода (15-20 мин) по сравнению с временем на подзарядку ЭА. Как и ЭМ с ЭА, ЭМ с ЭЭУ является экологически чистым транспортным средством, обеспечивает экономию жидкого топлива, однако ЭМ с ЭЭУ значительно дороже автомобиля (примерно на один порядок). [c.253]

Требование максимальной автономности и перспектива массового применения этих ЭХГ делают желательным для них хранение водорода в форме его дешевых химических соединений — аммиака, метанола, жидких нефтепродуктов. [c.24]

Наилучшие массовые показатели имеет криогенная система хранения водорода, однако большая часть массы приходится на пустой резервуар. Относительно большой объем требует значительного изменения кузова автомобиля и уменьшает его полезный объем. Кроме того, сложность обращения с жидким водородом, высокая взрывоопасность в случае столкновения автомобилей и большие энергозатраты на сжижение водорода делают проблематичным применение этого метода хранения водорода на автомобильном транспорте. [c.24]

С тех пор как экспериментальная работа была прекра-щена, встал вопрос о том, в каком направлении должны прО водиться дальнейшее исследование и разработка топливных элементов. Во-первых, было ясно, что инженеры не согласятся с использованием топливных элементов этого типа для аккумулирования энергии, особенно на средствах передвижения, отчасти вследствие весьма высокой стоимости водорода и кислорода, получаемых электролизом воды, а отчасти вследствие большого веса и размера газовых баллонов если только не будет изобретен какой-нибудь совсем новый метод хранения водорода, неизбежно придется обратиться к использованию экономически доступных жидких топлив. Поскольку непосредственное применение углеводородов и даже метанола в элементе этого типа сопряжено с трудностями, считают, что наилучшим решением является следующее конвертировать жидкое топливо, такое, как метанол, в смесь водорода и двуокиси углерода (плюс небольшой процент примесей), отмыть большую часть двуокиси углерода, положим, с помощью моноэтаноламина, а водород использовать электрохимически в элементе (см. фиг. 151). И наконец, если бы удалось изготовить электроды, которые из газовой смеси электрохимически окисляли бы водород и отбрасывали все остальное, это позволило бы избежать процесса очистки. Несколько лет назад были проведены опыты по использованию водорода, смешанного с окисью углерода, количество которой доходило до 10%, и результаты получились такие же, как при работе с чистым водородом, хотя следует признать, что длительных испытаний проведено не было. Значит, почти несомненно, что при этих условиях пористые никелевые электроды не отравляются окисью углерода но, чтобы определить, оказывают ли вредное воздействие на электрод какие-нибудь примеси, которые могут присутствовать в газовой смеси, следовало бы провести испытания на длительность работы в течение нескольких сотен часов нужно было бы также определить скорость карбонизации раствора гидроокиси калия и разработать практический метод регенерации КОН. [c.393]

Такая система хранения представляет значительный интерес в силу высокой объемной концентрации водорода. Жидкий водород эквивалентен газообразному сжатому до 170 МПа, его хранят в специальных резервуарах и емкостях. [c.465]

Главная часть криогенной системы хранения водорода — теплоизолированные сосуды, масса которых примерно в 4—5 раз меньше на 1 кг хранимого водорода, чем при баллонном хранении под высоким давлением. В криогенных системах хранения жидкого водорода на 1 кг водорода приходится 6—8 кг массы криогенного сосуда, а по объемным характеристикам криогенные сосуды соответствуют хранению газообразного водорода под давлением 40 МПа [658]. [c.466]

Преимущества хранения и транспортирования водорода в форме аммиака, метанола, этанола на дальние расстояния состоят в высокой плотности объемного содержания водорода. Например, в жидком аммиаке 1 1328. Однако в этих формах хранения водорода среда хранения используется однократно. Температура сжижения аммиака 239,76 К, критическая температура 405 К, так что при нормальной температуре аммиак сжижается ири давлении 1,0 МПа и его можно транспортировать по трубам и хранить в жидком виде. Основные соотношения приведены ниже [c.471]

Но экономичность передачи аммиака вместо молекулярного водорода меняется, если учитывать стоимость хранения водорода, например в жидком виде. Аммиак в жидком виде при нормальном давлении можно хранить при 240 К. Для хранения жидкого аммиака при температуре 300 К необходимо давление в хранилище порядка 1 МПа, но хранилище большого [c.472]

В случае хранения водорода в гидридной форме отпадает необходимость в громоздких и тяжелых баллонах, требуемых при хранении газообразного водорода в сжатом виде, или сложных в изготовлении и дорогих сосудов для хранения жидкого водорода. При хранении водорода в виде гидридов объем системы уменьшается примерно в 3 раза по сравнению с объемом хранения в баллонах [245]. Упрощается транспортирование водорода. Отпадают расходы на конверсию и сжижение водорода. [c.474]

Важным является тот факт, что при одинаковых объемах в металлическом гидриде находится больше водорода, чем в том же объеме жидкого водорода, хранящегося в криогенном сосуде, т. е. плотность водорода в твердой гидридной матрице может превышать плотность жидкого водорода. Этот факт обусловливается тем, что в металлическом гидриде атомный водород имеет металлическую связь, при которой он отдает свой электрон и при этом сжимается до размера, близкого к размеру своего ядра. Кроме того, в металлической решетке гидрида водород занимает самые малые промежутки и упакован в два и три раза более плотно, чем при хранении в жидком виде [111]. Гидриды из газовых смесей сорбируют в основном водород, в связи с этим в выделяемом из них газе водорода обычно содержится больше, чем в исходной смеси [712]. Поэтому получение гидридов может использоваться как промежуточная стадия процесса получения чистого водорода. [c.475]

Полагают, например [92], что, опираясь на способность водорода диффундировать при высоких давлениях и повышенных температурах через ряд твердых материалов, возможно для хранения водорода использовать полые стеклянные сферы диаметром 5—200 мкм. Технология их изготовления разработана при изготовлении мишеней для лазерного термоядерного синтеза [92]. Эти микросферы заполняются под давлением водорода и при температуре 473—673 К. После охлаждения микросфер водород в них хранится под давлением. Массовое содержание водорода в них достигает 11—12%, а плотность хранимой энергии может достигать 2—5 кВт-ч/дм (для жидкого водорода 2,39 кВт-ч/дм ). Выделение водорода из таких микросфер происходит при их нагревании до 473- -623 К- Указывается, что микросферы можно заполнить, например, под давлением водорода 35 МПа и при 573—623 К в течение одного часа. Потери водорода в результате диффузии при хранении микросфер в нормальных условиях в течение 100—110 сут составляют 50 % от исходного количества. [c.487]

Оценка хранения водорода в том или ином виде, например в виде жидкого водорода или водорода газообразного, в виде гидрида или в другой форме, это не только чисто техническая, но и сложная экономическая задача. Особенно это относится к крупномасштабному хранению водорода, когда [c.489]

При хранении водорода в гидридах во всех случаях хранится 244 кг. Газообразный водород хранится в баллонах (15 МПа), при этом масса контейнера на I кг водорода составляет 98 кг. Жидкий водород хранится в дьюарах по 6,5 кг, Масса контейнера на 1 кг газообразного метана в баллонах при 15 МПа составляет 11 кг. Масса дьюара на 1 кг жидкого метана составляет 1,3 кг. [c.492]

Отношение мяссы тары к массе хранимого водорода хранение в стальных баллонах (при 20 МПа) 124—70 хранение водорода в жидком виде 3,3 — 2 хранение водорода в виде гидрида <3,1 —15. [c.493]

Гидриды металлов можно рассматривать как емкость для хранения водорода с высокой плотностью без использования высоких давлений и низких температур. Эта форма хранения водорода особенно пригодна для использования на автотранспорте. При хранении водорода, например в форме гидрида титана, достигается плотность хранения в 1,2 раза больше, чем при хранении в жидком виде [713]. [c.534]

Представляется перспективным хранение водорода в виде жидких (аммиак, метанол и др.) или твердых гидридов. Стоимость хранения водорода в виде аммиака примерно в 4 раза ниже стоимости хранения жидкого водорода. Использование гидридного водорода весьма перспективно в наземном транспорте, особенно в больших городах, позволит предотвратить загрязнение атмосферы. [c.613]

На станциях наполнения емкостей (цистерн, резервуаров и т. п.) жидким водородом и площадках хранения водорода необходимо особенно строго соблюдать требования техники безопасности, к которым относятся следующие 1) очистка и откачка емкостей до их заполнения водородом 2) очистка устройств для наполнения после заливки емкостей 3) автоматический контроль линий и клапанов системы заполнения для предотвращения выплесков жидкого водорода. [c.630]

При учете массы тары расположение реагентов в ряду по электрохимическим эквивалентам изменяется, так как для хранения газа обычно требуется тара с большой массой. Например, в случае хранения водорода в обычных стальных баллонах под давлением 1,5-10 Па поправочный коэффициент будет равен 124. В то же время масса тары для жидких и твердых реагентов мала по сравнению с массой заключенных в нее веществ и кэ маЛо отличается от йэ.эфф.т. Поэтому газообразные виды топлива перемещаются в правую часть ряда реагентов по электрохимическим эквивалентам. В некоторых случаях важное значение имеет объем реагента на определенный период времени работы ЭХГ. Удельной характеристикой топлива может служить объемный электрохимический эквивалент, равный [c.50]

Наконец, использование жидких кислорода и водорода позволяет повысить удельное количество электричества и удельную энергию более, чем на порядок. При криогенном хранении происходят потери реагентов за счет испарения, которые для обычных сосудов составляют 1—3% в сутки. Применение изоляции позволяет снизить эти потери на порядок. Дальнейшее повышение удельного количества электричества и удельной энергии можно получить при связанном хранении водорода в виде гидридов, боргидридов и алюмогидридов. Водород в этом случае может быть получен за счет их гидролиза. Эти реакции могут протекать самопроизвольно даже при комнатной температуре. Процесс может идти как. в жидкой, так и газовой фазе. Скорость взаимодействия гидридов и боргидридов с паром значительно ниже, чем с во- [c.88]

В качестве реагентов для ЭХГ космического назначения до сих пор использовались жидкий кислород и водород. Как указывалось ранее, кислород при криогенном хранении имеет наиболее высокие значения удельной энергии по сравнению с другими окислителями. Водород при криогенном хранении также имеет высокие значения удельной энергии. Однако при хранении жидкого водорода происходит его утечка, потери водорода при длительных полетах могут быть довольно высокими. Поэтому большой интерес представляет хранение водорода в виде гидрида лития или боргидридов металлов. Масса реагентов на единицу энергии при этом может быть ниже, чем масса жидкого водорода с учетом тары. [c.178]

Вместе с тем водород как энергоноситель имеет ряд существенных недостатков. Его плотность в 8 раз меньше, чем плотность природного газа, и соответственно теплота сгорания единицы объема в 3,3 раза Ниже. Низкая плотность водорода — основное препятствие на пути его использования в транспортных двигателях. При хранении водорода в виде известных сейчас гидридов доля водорода составляет всего 2% от массы гидрида и эквивалент автомобильного бензобака должен составить 700—900 кг гидрида. Разрабатываются гидриды с повышенным содержанием водорода. Температура сжижения водорода при нормальном давлении (—253°С) много ниже, чем метана — природного газа (—165°С), что увеличивает затраты на хранение. Кроме того, при хранении в жидком состоянии происходит значительная утечка водорода. Наконец, водород более взрывоопасен, чем природный газ. [c.223]

В табл. 1 приведены скорости истечения газов некоторых наиболее известных ракетных топлив. Из нее следует, что смеси жидкий водород — жидкий кислород и жидкий водород — жидкий озон дают очень большие скорости истечения газов. Однако тот факт, что жидкий водород имеет малую плотность, низкую точку кипения и низкую теплоту испарения, чрезвычайно затрудняет его хранение, перекачивание и передачу по трубам. Высокая диффузионная способность водорода делает почти невозможным обеспечение непроницаемости. Добавим, что водородо - кислородные смеси являются сильно взрывчатыми при любом процентном соотношении от 2 до 98%. Это делает такие смеси очень опасными. Смеси [c.190]

Реакции хлористого метила. Реакционная способность хлористого метила, как и других галоидалкилов, определяется активностью содержащегося в нем хлора. Сущность реакции хлористого метила состоит в обмене атома хлора на радикалы других соединений, причем атом хлора соединяется с атомом металла или водорода, а метильная группа — с остальной частью молекулы реагента. Насыщенный водяным паром хлористый метил гидролизуется с образованием метанола и хлористого водорода. Щелочные гидроокиси металлов и известковое молоко ускоряют гидролиз хлористого метила. При хранении промышленного жидкого хлористого метила, содержащего только следы влаги (0,05% и выше), возможна серьезная коррозия 133]. [c.367]

Низкая плотность водорода как в жидком, так и в газообразном состоянии создает ряд трудностей, связанных с хранением водорода на борту автомобиля. В связи с этим особое место в проблеме использования водорода для автомобильных двигателей занимают вопросы разработки компактных и безопасных способов его хранения на борту автомобиля. Наиболее перспективным необходимо считать способ хранения водорода в гидридах металлов. Известно, что в единице объема многих гидридов содержится водорода больше, чем в том же объеме жидкого водорода. Например, LaNigHg аккумулирует при 0,4 МПа столько же водорода, сколько его могло бы храниться в эквивалентном по объему баллоне при давлении 100 МПа. При хороших объемных показателях гидридов их массовые характеристики еще не могут полностью удовлетворять требования автомобильного транспорта, так как основные гидриды сорбируют не более 0,02 массовых долей водорода. В перспективе намечается получение гидридов с сорбционной способностью до 0,06—0,08 массовых долей. [c.6]

По заказу почтового ведомства США в Калифорнийском университете на базе серийного почтового автомобиля с двигателем рабочим объемом 3,8 л был разработан проект автомобиля н 1 жидком водороде 159]. Хранение водорода на автомобиле осуществлялось в специально разработанном для этой цели фирмой Миннесота Вэлли инженеринг сосуде Дьюара УЬН-50 емкостью 50 галлонов на 11,6 кг водорода. Это сосуд сферической формы, диаметр наружной сферы 86,36 см, внутренней — 71,12 см. Обе сферы изготовлены прокаткой из алюминиевого сплава 3003 (98,8 % А1 и 1,2 % Мп), что позволило значительно снизить массу сосуда. Она составила всего 42,64 кг. Внутренняя сфера подвешена в наружной за горловину, изготовленную из стеклопластика. Горловина рассчитана на вертикальную нагрузку до 18 . Горизонтальное переме-ш>ение внутренней сферы ограничено двумя концентрическим кольцами, одно из которых установлено на внутренней сфере, а другое — на наружной таким образом, что в статическом состоянии между ними сохраняется радиальный зазор 1,58 мм. В контакт они вступают только при динамических горизонтальных воздействиях. Горизонтальная допустимая нагрузка иа кольцо 20g. Применение стеклопластика для горловины И опорных колец в сочетании с глубоким вакуумом 133- Па в пространстве между наружной и внутренней сферой позво- [c.112]

Обычно принятые методы хранения и транспортировки водорода в газообразном состоянии и жидком виде для многих областей его исиользоваяия не могут считаться безупречными. Альтернативой обычным методам хранения водорода является его хранение в форме гидридов металлов, интерметаллических соединений, органических гидридов [680]. [c.474]

Однако возможен и такой случай хранения водорода в виде жидких гидридов, когда в качестве теплового источника для процесса дегидрировании используется отбросное низкотемпературное тепло отходящих газов различных тепловых энергоустановок. В этом случае анергоемкость хранения для жидких гидридов можно считать равной теплоте сгорания выделившегося в процессе дегидрирования газообразного водорода. В табл. 9.23 даны показатели некоторых органических гидридов, как возможных аккумуляторов водорода. [c.486]

На рис. 12.3 представлена связь между количеством хранимого водорода и безопасным расстоянием до различных объектов для промышленных условий хранения водорода, метана, бензина. В промышленности сложилась практика, по которой хранилиша водорода располагаются на несколько больших расстояниях от обитаемых строений, чем хранилища с эквивалентным количеством ожиженного метана или бензина. В США предписываются следующие расстояния между хранилищами и другими сооружениями [108] до огнестойких стен—1,5 м до всасывающих труб компрессоров— 25 м до хранилищ жидких или газообразных горючих—16 м до хранилищ жидкого кислорода или других кислородвыделяющих материалов— 30 м до горючих твердых материалов—16 м до очагов открытого горения (сварки) — 16 м до расположения или возможного скопления людей — 25 м до открытых дорог, железнодорожных сооружений — 8 м. [c.630]

Сосуды для хранения. Как жидкий водород, так и жидкий гелий обычно хранят в двойных дьюарах [156]. При этом внешн11Й дьюар заполняют жидким азотом. Для предотвращения чрезмерно быстрого испарения гелия необходимо поддерживать уровень жидкого азота во внешнем дьюаре. В [158] описан экономичный самодельны криостат, а в [44] — криостат для жидкого гелия, в котором парь, гелия охлаждают оболочку до температуры 72—80° К. При этом отпадает необходимость в жидком азоте. Меж-стенный объем дьюара для снижения тепловых потерь вакууми-руется, хотя могут быть использованы и порошковые наполнители [49]. Криостаты для жидкого гелия выпускаются промышленностью. Для заливки жидкого гелия в криостат, где производится эксперимент, используются специальные коммуникационные трубки [131]. Эффективность криостата определяется скоростью испарения жидкого гелия [154]. В [11] описано простое устройство для контроля скорости испарения из дьюара. [c.297]

А.морфный GeS медленно гидролизуется во влажном воздухе и быстро — в воде, почти нерастворим в NH4OH, не подвергается аммонолизу в жидком NH3, причем растворимость GeS в NH3 весьма мала (около 0,003 моль-л при —33 °С) [465]. При длительном хранении в жидком аммиаке GeS окисляется до NH4[GeS2NH2], а (NH4)2S в жидком аммиаке окисляет GeS до (NH4)2GeS3 с одновременным выделением водорода. [c.161]

Лучшие результаты с точки зрения достижения требуемых массогабаритных показателей трансиортного средства, работаюшего на водороде, могут быть подучены при использовании сжиженного водорода [6.5, 6.55]. При хранении водорода в жидкой фазе его плотность повышается до = 711сг/м (см. табл. 6.2). Однако очень низкая температура ожижения водорода требует применения криогенных баллонов и специального криогенного оборудования, что существенно усложняет реализацию этого способа хранения водорода. [c.250]

Возникают новые механические, сорбционные, оптические, электрические и другие свойства. Кроме фундаментальных исследований УНТ оказались перспективными материалами для получения новых наноматериалов и наноустройств. Это прежде всего возможность регулировать проводимость нанотрубки путем изменения ее структуры. Второе важное свойство — это высокая напряженность электронного поля, порождаемая малым нанометровым диаметром нанотрубки по отношению к среднему приложенному напряжению. Это приводит к аномально высокому току эмиссии при относительно малых напряжениях и лежит в основе создания холодных катодов и эмиттеров на основе УНТ. Поскольку УНТ представляют собой полости, они могут использоваться не только как адсорбенты, но и как хранилища газообразных или жидких веществ, в частности для хранения водорода. [c.372]

По технико-экономическим показателям устройства на гидридах оказываются значительно эффективнее традиционных, в которых водород запасается в жидкой или газообразной фазах В книге А. Н. Подгорного и других приведен пример, позволяющий сравнить гидридный аккумулятор со стандартным газовым баллоном, рассчитанным на хранение 500 г водорода. Такой баллон при полезном объеме до 45 л имеет массу около 80 кг, соответствующий же контейнер с гидридом массой не более 50 ki имеет объем всего 14 л. Заряжается такой аккумулятор при низких давлениях и не требует ни компрессоров высокого давления яи толстостенных либо теплоизолированных, как в случае хранения жидкого водорода, сосудов. Упрощаются, таким образом, заправка, транспортировка, хранение (хранение жидкого водородг требует специальной холодильной техники), повышаются взрыво-и пожаробезопасность. Очень интересное свойство гидридного ак кумулятора — его избирательность, позволяющая не только из влекать водород из смесей с другими газами, но и очищать егс от посторонних примесей. Это особенно важно при дальнейшем использовании водорода для производства белка. Затраты энер ГИИ в цикле хранения водорода в гидридных аккумуляторах примерно сравнимы с газобаллонным методом и в 4—5 раз ниже, чем при сжижении. Они составляют 1,8—2,2 кВт-ч/кг водорода. Нг основе использования гидридных систем сейчас разрабатываютс5 самые различные устройства от двигателей внутреннего ropanns до холодильных машин. [c.259]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология