Металлогидридные аккумуляторы для водорода

Металлогидридный аккумулятор водорода «Н2store-1000»

Технические характеристики:

• Чистота водорода 99,9999 % об
• Емкость по водороду при н.у 1000 л
• Масса, не более 9 кг
• Высота 400 мм
• Диаметр 110 мм
• Рабочее давление при 20 0С 0,2 — .1,0 МПа
• Рабочая температура 10 — 50 0С
• Максимальный расход водорода при 20 0С, не более 15 л/ч
• Давление зарядки 2 МПа
• Время зарядки при 2 МПа и 20 0С, не более 10 ч
• Количество циклов зарядки — разрядки 3000

Металлогидридный аккумулятор водорода «Н2store-1000» предназначен для компактного и безопасного хранения большого количества особо чистого водорода. Аккумулятор водорода «Н2store-1000» представляет собой баллон заполненный интерметаллическим соединением типа АВ5, способными обратимо поглощать и выделять водород. В зависимости от химического состава интерметаллических соединений рабочее давление водорода при комнатной температуре может изменятся от 0,2 до 1,0 МПа.

Металлогидридный аккумулятор водорода «Н2store-1000» является отличным техническим решением для снабжения водородом генераторных установок на топливных элементах, газоанализаторов, лабораторных и промышленных хроматографов, а также технологических процессов специального назначения.

Для удобства и простоты подключения аккумулятора водорода к системе потребителя используется стандартный водородный вентиль.

Источник

Накопители водорода

Хранение водорода в бытовых условиях – опасная задача и хитрые решения

При грамотной комплектации системы альтернативного энергообеспечения, водород можно считать идеальным накопителем энергии. Выделить его из воды очень легко и также просто можно опять получить с его помощью электроэнергию. Но вот его хранение доставляет реальные неудобства.

Водород и его свойства в практическом ключе

Говорить о водороде имеет смысл только при встраивании его в систему альтернативного энергоснабжения на основе солнечных панелей или ветрогенераторов. Причиной тому служит цикличность генерации электричества такими источникам. Днём может быть слишком много электроэнергии от солнечных панелей, а ночью она не вырабатывается вообще. С ветром ещё хуже, тут даже нет заранее известной цикличности.

Так вот для хранения избытка электроэнергии, наиболее выгодно использовать водород, в сочетании с железо-никелевыми аккумуляторами. При этом водород нужен не для обычных генераторов, а чтобы питать им топливные элементы. КПД современных топливных элементов, выпускаемых серийно, находится в районе 90%. По сравнению с КПД обычных электрогенераторов на углеводородном сырье, в редких случаях превышающих 30%, топливные элементы находятся вне конкуренции.

При чём тут железо-никелевые аккумуляторы

У таких аккумуляторов есть два чрезвычайно важных свойства, которые делают их идеальным в домашней системе независимого энергообеспечения:

1. Они практически неубиваемы!

Железо-никелевые аккумуляторы не боятся переохлаждения или перегрева, им не страшно короткое замыкание, сильные ток зарядки или полная разрядка не причинят им вреда. В Европе и США есть объекты, где железо-никелевые батареи работают ещё со времён Второй Мировой Войны! В них только меняют электролит с регулярностью один раз в 10 лет, и подливают дистиллированную воду раз в месяц.

2. При зарядке железо-никелевого АКБ, около 30% энергии тратится на электролиз.

Т.е. в процессе зарядки, выделяется водород, который требуется только сохранить и потом использовать для питания топливных элементов. Разумеется, что этого объёма водорода будет недостаточно, потребуется дополнительный электролизёр. Но оставлять этот аспект работы таких аккумуляторов без внимания, может только Чубайсоголовый владелец.

Энергоёмкость водорода – неожиданный подвох

Чтобы не погружаться в сложные физические коэффициенты о теплотворной способности и теплоёмкости, можно привести такое сравнение. Если КПД превращения теплоносителя будет 100%, то для того, чтобы лампочка мощностью 100 Вт горела целые сутки, потребуется:

• Керосина – 197 гр./243 мл;
• Метана – 172 гр./414 мл. в сжиженном виде/ 239 литров в газообразном;
• Водорода – 71 гр./1 литр в сжиженном виде/ 780 литров в газообразном;

Складывается двоякая картина! По весу, водорода надо меньше всего, но из-за того что у него самая маленькая плотность среди всех веществ, при пересчёте на объёмные показатели, водород проигрывает!

К тому же, процесс сжижения водорода чрезвычайно сложный, из-за его уникально низких критических параметров. При температуре -240˚C, давление насыщенного пара всего 13 атм. Даже если заполнять стальные баллоны сжатым водородом, то содержать дома компрессор выдающий «хотя бы» 300 атмосфер, дорого, шумно и неэффективно.

Водород как физическое вещество

Кроме самой низкой плотности, у водорода есть ещё одна любопытная особенность – чрезвычайно маленький размер молекулы Н2 .

ИНФОРМАЦИЯ: вообще, атом водорода(≈9 нм) меньше атома гелия (≈11 нм). Но на Земле водород не может существовать в атомарном состоянии, поэтому всегда образует молекулу Н2, а её радиус уже ≈18нм.

Такой уникально маленький размер, позволяет водороду просачиваться даже сквозь металлы! Если не контролировать этот процесс, то металлические ёмкости теряют свою прочность и покрываются трещинами, это явление называется «водородное охрупчивание металла». При этом сильнее всего от этой напасти страдают высокопрочные стали.

С увеличением давления, скорость диффузии водорода в металл повышается. Поэтому водород может растворяться в некоторых металлах, причём в очень больших количествах.

Безопасное хранение водорода в домашних условиях

Водород не более и не менее опасен, чем другие легковоспламеняющиеся виды топлива. Однако его уникальные характеристики следует рассматривать как выгодные.

Водород легче воздуха и поэтому быстро рассеивается в случае утечки. Это сводит к минимуму возможность накопления и возгорания. В случае, если водород воспламеняется, его пламя генерирует меньше тепла из-за отсутствия углерода. Это делает водород существенно более безопасным для потребителя, чем обычные углеводородные топлива (пропан-бутан или бензин).

Но в практическом применении, баллоны под высоким давлением сами являются источником опасности.

Американская компания Fuel Cell Store, почти 20 лет использует свойство растворимости водорода в металлах, для его хранения в бытовых условиях. Решение настолько простое и фантастически выгодное, что кажется просто невозможным. Однако, купить их продукцию может любой желающий. Называется такой способ – металлогидридным.

Как устроены и работают металлогидридные накопители водорода

Водород хранится под низким давлением внутри перезаправляемых картриджей, отвечающих самым передовым стандартам безопасности с точки зрения материалов и технологий. Емкости для хранения водорода SOLID-H заполнены калиброванными смесями металлов (металлическими порошками), которые поглощают водород с образованием гидрида, а при необходимости выделяют газ.

Самые популярные накопители SOLID-H обеспечивают избыточное давление водорода в несколько атмосфер при комнатной температуре. Это самый безопасный метод хранения легковоспламеняющихся газов. Если в водородной системе возникает утечка, например накопитель раздавят, то SOLID-H немедленно выделяет небольшую часть сохранённого газа. Остальной объём будет выпущен в течение нескольких часов.

Такая система хранения регулируется температурой: охлаждающее действие воды или воздуха способствует более быстрому и полному поглощению водорода в фазе зарядки, и наоборот, тепло способствует полному выходу газа.

За параметры объёма хранящегося газа и избыточного давления, отвечают разные смеси металлов.

Выбор сплава

Есть четыре базовые смеси, с разными техническими и ценовыми характеристиками:

• Сплав А – железо, титан и добавка редкоземельного металла (давление 1-10 атм.);
• Сплав L – никель и лантан (давление 2-3 атм.);
• Сплав M – никель, магний и рений (давление 4-5 атм.);
• Сплав Н – никель, ниобий и цирконий (давление 8-12 атм.).

Смесь А чуть дешевле, позволяет растворить в 1 л. наполнителя 530 литров водорода. Смеси L, M и H поглощают только 481 литр газа.

Скорость заряда и выхода водорода

Скорость разряда зависит от многих переменных. В общем случае не следует ожидать, что весь водород высвободится за считанные минуты. Требуется время, чтобы вывести 90% или более накопленного водорода из стандартного металлогидридного контейнера. Самые большие контейнеры SOLID-H ™ требуют 2-3 дней для полной разгрузки при нормальных условиях.

ИНФОРМАЦИЯ: Возможна разрядка картриджа за считанные секунды, но для этого требуется серьёзно повысить температуру накопителя (до 110-115˚C) и обеспечить теплообмен внутри ёмкости.

Например, баллон «MyH2 3000» при собственном объёме 5,8 л, накапливает 3000 литров водорода. Но давление внутри варьируется от 5 до 12 атм. Если не охлаждать картридж, то полная зарядка занимает 2 суток. Обдув обычным вентилятором, на порядок ускоряет процесс.

С выходом газа из баллона темпы сохраняются. Но для ускорения можно чуть подогревать картридж. Однако есть оригинальное решение – соединение маленьких накопителей в каскадную систему.

Источник

Водородные аккумуляторы- это возможно .

Практическое применение металлогидридных накопителей водорода

Перестраивать систему энергоснабжения частного дома на альтернативные рельсы, процесс долгий и требующий серьёзных первоначальных вложений. Но вот использовать энергоёмкость водорода в мелких масштабах, может позволить себе почти каждый. Тем более что для этого есть уже протестированные решения.

Обоснование мобильной энергонезависимости

Если у человека всё в порядке с головой, и ему дорого физическое и психологическое здоровье, то он просто обязан с некоторой регулярностью, «вываливаться» из лона цивилизации. Причём продолжительность такого отрыва должна быть не двух-трёх часовая, а как минимум в течении 2-3 суток, без этого не наступит стойкого эффекта оздоровления.

Если у человека всё в порядке с головой, и ему дорого физическое и психологическое здоровье, то он просто обязан с некоторой регулярностью, «вываливаться» из лона цивилизации. Причём продолжительность такого отрыва должна быть не двух-трёх часовая, а как минимум в течении 2-3 суток, без этого не наступит стойкого эффекта оздоровления.

⇐ Ставте ЛАЙК. Делитесь с друзьями, оставляйте ваши КОМЕНТАРИИ (Ваши Комментарии очень помогают развитию проекта)

Таких людей можно назвать туристами. А они бывают двух типов:

• Цивилизованные туристы. Представители этой когорты покупают путёвку в какой-нибудь отель с сервисом «он инклюзив», садятся на самолёт и летят «открывать неизведанные страны».

Это настолько ущербный вариант туризма, и его можно сравнить разве что с тем, как российское правительство заботиться о своих гражданах через повышение пенсионного возраста. К рассмотрению этот вариант даже не принимается.

• Традиционные туристы. Это небольшой остаток людей, которые обитают в замшелых ментальных категориях прошлого тысячелетия. Внутри этой группы есть небольшое деление. Самые ленивые из них, едут на дачу где и проводят свои выходные. А более дерзкие, нагружают рюкзаки провиантом, прихватывают удочки, средства обустройства бивуака, и в такой комплектации едут на природу, стирать белые пятна с глобуса. Или хотя бы с карты близлежащей местности.

Вот именно для настоящих туристов предназначены эти новаторские разработки. К этой же категории смело можно отнести всяких лесников, охотников, рыбаков, грибников и даже ботаников изучающих остатки, некогда бескрайних лесов России. Уходят такие люди на природу, и «отрываются» от сетевой электроэнергии на 1-2 недели. А ведь полностью вычеркнуть из своего быта даже осветительные приборы, не то что сложно, а скорее нерационально! Да и какие-то мобильные гаджеты требуется подзаряжать с завидной регулярностью, например:

• Навигатор;
• Рации типа «Уоки-Токи»;
• Фонари;
• Электронные книги;
• MP3-плееры и пр.

Вот для всей этой техники и нужны накопители водорода, как аккумуляторы энергии.

Выбор между генерацией и аккумуляцией

Это уже концептуальный вопрос – что лучше: генерировать или использовать накопитель?

С одной стороны, для генерации электричества из альтернативного источника, потребуются соответствующие условия: яркий солнечный день или свежий ветер. Опять же, Солнце светит днём, а электроэнергия по большей части нужна ночью, т.е. кроме генерации, её всё равно надо будет запасти в какой-то Power Bank. Плюс солнечные панели (или ветрогенератор) довольно объёмные устройства, требующие особенной аккуратности в обращении.

Обычный Power Bank совсем не так прост, ведь его энергоёмкость тоже ограничена. Например, выезжая на рыбалку, можно прихватить с собой Повер Банк ёмкостью 20 мАч, с выходом USB и фонариком. Но в реальности, фактическая ёмкость будет гораздо ниже заявленной. Так, очень достойный Power Bank HARPER PB-20000 Grey, вместо 20 тысяч мАч, отдаёт всего 14000 мАч. Производитель декларирует, что максимальная энергоёмкость 27 Вт. Масса устройства 450 гр.

Генераторы на топливных ячейках тоже состоят из двух элементов, это само устройство, и накопители водорода. Но у водорода гораздо большая энергоёмкость, поэтому в реальной практике с такими устройствами будет комфортабельнее находится на природе.

Мобильный водородный топливный генератор

Китайская фирма Horizon уже несколько лет небольшими партиями выпускает на рынок своеобразный PowerBank на водородных топливных элементах, попутно обеспечивая все оборудование по полному циклу оказания услуг, т.е., среди продукции компании, есть:

• Генератор водорода – HYDROFILL;
• Накопитель водорода – HYDROSTIK;
• Мобильное зарядное устройство – MINIPAK.

Есть даже набор по типу «Сделай сам». Хотя он предназначен для студенческих опытов и экспериментов, из него получается очень удобный водородный Power Bank.

В чём преимущество водородного Power Bank на топливных элементах

Баллон для хранения водорода HYDROSTIK, при размерах ≈ 2 х 9 см и массе 90 гр, запасает 10 литров водорода. Этого объёма газа хватает чтобы топливные элементы MINIPAK выработали 14 Вт энергии. При условном сравнении, это аналогично 12 пальчиковым батарейка АА. А два таких баллончика уже равны по энергоёмкости Power Bank HARPER PB-20000 Grey. Кстати очень неплохой накопитель, и от него можно даже подзаряжать ноутбук. Но весит он 450 гр, а водородный зарядник MINIPAK всего 120 гр, плюс 2 баллончика HYDROSTIK по 90 гр, в сумме получается 300 гр.

Сами накопители водорода стоят 39 долларов, и их можно прихватить целую дюжину, суммарная масса мобильного энергокомплекта всего 90 х 12 + 120 = 1,2 кг, а энергии в них будет 14 х 12 = 168 Вт.

6 обычных повербанков на литиевых аккумуляторах займут гораздо больший объём, и весить будут 450 х 6 = 2,7 кг, но сохранят только 164 Вт энергии (заявлено производителем).

А в походе чувствуется каждый килограмм!

Цена вопроса

Эта китайская фирма работает только с оптовыми заказчиками под расхваленное устройство. В зависимости от партии, будет и цена. Но зато у них всегда есть комплекты для самостоятельной сборки «Собери своими руками», с подробнейшей инструкцией. Они позиционируют эти товары как учебные, для студентов и школьников, для домашнего обучения. Может это даёт преимущество в налогообложении?

Однако собрать подобный комплект можно из крупных узлов:

Обратите внимание, что:

• в наборе указано 10 накопителей, суммарным объёмом 100 литров водорода;
• максимальная мощность топливного элемента 12 Вт, напряжение 6 вольт;
• расход газа при максимальной мощности 180 мл/мин, при уменьшении мощности, расход водорода снижается;
• корпус топливного элемента можно подобрать в каталоге или заказать индивидуально;
• генератор водорода потребляет 25 Вт в час, и подключается к любому источнику энергии через адаптер (хоть к розетке в квартире, хоть к ветрогенератору или солнечным панелям), производительность устройства 3 л/ч.

В общем удовольствие не из дешёвых, но ведь есть чудаки, которые катаясь на скромных автомобилях, устанавливают туда фантастически дорогую акустику! Так может и среди туристов подобные уникумы встречаются.

Ставте ЛАЙК Делитесь с друзьями, оставляйте ваши КОМЕНТАРИИ (Ваши Комментарии очень помогают развитию проекта)

Источник