Алюмино-силиколевый способ

Алюмино-силиколевый способ осуществляется в газогенераторе высокого давления АВГ-45 при температуре воздуха ниже +10^оС. При низких температурах реакция между едким натром, ферросилицием и водой практически не идет. Чтобы получить водород при низких температурах силиколевым способом надо в реактор АВГ-45 заливать горячую воду или  осуществлять алюмино-силиколевый способ. При алюмино-силиколевом способе 5÷15% весовой части ферросилиция замещается алюминиевым порошком, а количество едкого натра и воды остается без изменения. Нормы и порядок закладки химикатов:

1. NaOH – едкий натр - 800 гр.

2. H₂O – вода - 4литра.

3. (SiFe₂ – ферросилиций + Al – алюминий) - 1250 гр. Количество алюминия берется 5÷15% и зависит от температуры воздуха и воды, заливаемой в реактор. (Количество алюминиевого порошка приведено в таблице 4).

4. H₂O – вода - 2литра.

Сначала взаимодействует алюминий со щелочью и водой, получается водород и алюминат натрия Na Al O₂, развивается высокая температура, а затем начинается реакция между ферросилицием, щелочью и водой. При алюмино-силиколевом способе реакции идут в соответствии с уравнениями:

2Al + 2NaOH + 2H₂O =2 Na Al O₂ + 3H₂.

Si + 2NaOH + H₂O = Na₂ SiO₃ + 2H₂.

(На самом деле процессы, происходящие при добывании водорода, более сложные, чем следует из данных уравнений.  Алюминат натрия Na Al O₂  вступает в реакцию с водой, т.е. подвергается гидролизу, с выделением едкого натра, который возвращается в реакцию, что уменьшает его расход).

В остальном алюмино-силиколевый способ ничем не отличается от силиколевого способа добывания водорода. (Добавка алюминия при температуре выше +10^оС нецелесообразна, т.к. это приводит к повышению давления и  температуры в реакторе и образованию твердого осадка, от которого трудно очистить реактор).

Таблица 4

Количество алюминиевого порошка (граммы) при алюмино-силиколевом способе получения водорода

Щелочно-алюминиевый способ

Щелочно-алюминиевый способ осуществляется в газогенераторах низкого давления. В реактор через загрузочно-разгрузочный люк засыпаются химикаты алюминиевый порошок и едкий натр в соотношении 7:1 (на 7 частей Al одна часть NaOH). Из водяного расходного бака через клапан регулировки воды в реактор порциями подается вода. При щелочно-алюминиевом способе реакция идет в соответствии с уравнением:

2Al + 2NaOH + 2H₂O =2 Na Al O₂ + 3H₂.

Полученный в реакторе водород вместе с парами воды поступает сначала в один холодильник, а затем для окончательного охлаждения - во второй холодильник.  Пройдя осушитель, водород через разделитель газа поступает в оболочку или газгольдер.

Преимущества щелочно-алюминиевого способа добывания водорода:

1. значительная экономия химикатов (почти в 2 раза);

2. получение охлажденного водорода;

3. осадок не затвердевает и легко удаляется;

4. можно регулировать скорость протекания реакции подачей воды в реактор.

(Однако этот способ не используется в газогенераторах высокого давления из-за бурного протекания реакции, т.к. в АВГ-45 нельзя регулировать скорость реакции).

Электролизный способ

Электролизный способ добывания водорода основан на электрохимическом разложении воды на водород и кислород при прохождении через воду постоянного электрического тока. Этот способ не требует использования химикатов, является экологически чистым и перспективным.

Электролизный способ осуществляется в малогабаритной системе газодобывания аэрологической станции СГАС-01. Для электролиза используют водный раствор гидроокиси калия КОН. Получаемый водород собирается в водородохранилище емкостью 2м³, а кислород автоматически выбрасывается в атмосферу.  (При необходимости кислород можно собирать в специальную емкость). Производительность СГАС-01 по водороду 0,7м³/час, а по кислороду – 0,35 м³/час.  Электролиз осуществляется под давлением 6 атмосфер, которое создается получаемыми газами – водородом и кислородом.  При достижении давления 6 атм электролизер автоматически отключается. Наполнение оболочки производят через шланг, соединенный с водородохранилищем, только после автоматического отключения установки. Повторное включение осуществляется после забора водорода из емкости водородохранилища для наполнения оболочки.

Потенциальные источники опасности при обслуживании СГАС-01:

1. электрооборудование (трехфазная сеть 380/220 В и 50 ГЦ);

2. электролит - раствор щелочи КОН;

3. кислород, поддерживающий горение;

4. водород – горючий и взрывоопасный газ.

При работе необходимо соблюдать правила техники безопасности в соответствии с инструкцией по эксплуатации СГАС-01. Работы по приготовлению электролита производить в резиновых перчатках, сапогах, фартуке и защитных очках.

В настоящее время ведутся работы по созданию новой более технологичной конструкции электролизера.