РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

С.А. Сосновский 

Национальный исследовательский Томский государственный университет,   

Россия, г.Томск, пр. Ленина, 36, 634050 

E-mail: 

ssa777@mail.ru

 

Использование  водорода  в  качестве  энергоносителя  имеет  много  преимуществ,  таких  как 

разложение воды в электролизёрах с водно-щелочным электролитом и электродами, изготовленными на 

основе  никеля,  позволяет  получить  водород  высокой  степени  чистоты.  При  электролизе  на  катоде 

происходит образование газообразного водорода, а на аноде выделяется кислород: 

К: 2H

2

O + 2е = H

+2OH

А: 2ОН

 – 2е = 1/2О

2

 +Н

О 

Главный  недостаток  современных  электролизёров  –  это  высокое  энергопотребление.  Одним  из 

перенапряжения электродных процессов и, как следствие, снижение  напряжения на электролизёре. Для 

решения  этой  проблемы  разработаны  новые  материалы,  модифицированные  наночастицами  палладия, 

одно-  и  многокомпонентные  поверхностные  катализаторы  на  основе  ренеевских  сплавов, 

композиционные  никелевые  покрытия,  содержащие  включения  ниобия  и  тантала,  а  также  скелетные 

катализаторы,  позволяющие  увеличить  поверхность  электродов.    Однако  создание  перечисленных 

материалов предполагает использование дорогостоящих металлов и сложной технологии производства. 

Цель настоящей работы состояла в разработке экономичной технологии получения водорода, с 

использованием  электрохимических  процессов  на  асимметричном  переменном  токе  в  условиях 

резонансных  взаимодействий. 

Для  разработки  этой  технологии  потребовалось  решить    ряд  проблем: 

установить  причины  возникновения  электрохимического  резонанса,  общие  свойства  и  условия 

существования  характеристических  частот;  установить  основные  закономерности  протекания 

асимметричного тока через электрохимическую систему, её пространственную структуру и зависимости 

от токовых параметров; построить теорию нестационарных электрохимических процессов; определить их 

физическую  природу,  механизм,  создать  математическую  модель  в  условиях  электрохимического 

резонанса;  оценить  возможности  электрохимических  процессов  на  асимметричном  переменном  токе  в 

резонансных  условиях;  разработать,  создать  и  собрать  электронные  и  электрохимические  модули  для 

работы   

на  асимметричном  переменном  токе  в  условиях  резонансных  взаимодействий; 

разработать, 

создать и собрать 

технологические схемы.

Необходимость  в  совершенствовании  топливных  элементов,  диктуемая  условиями  в  системах 

принципиально  новых  эффективных  методов  в  модернизации  топливных  элементов.  Известно,  что 

лимитирующей  стадией  обмена  водорода  в  топливных  элементах  является  процесс  обмена  между 

изотопными  формами  водорода  в  газовой  фазе  и  в  адсорбционном  слое  протон-проводящего  оксида 

(стадия  диссоциативной  адсорбции).  Показано,  что  коэффициент  обмена  протия,  лёгкого  водорода,  с 

поверхностью протон-проводящего оксида во много раз больше по сравнению с коэффициентом обмена 

дейтерия,  тяжёлого  водорода.  Кроме  того,  реакции  лёгкого  водорода  с  кислородом  идут  во  много  раз 

быстрее, в отличии от тяжёлого водорода. В связи с этим имеется возможность использовать другие, более 

экономичные твёрдофазные окисные соединения, протон-проводящие оксиды.  

Вода состоит из молекул H

2

O, HDO и D

O. Из всех изотопов химических элементов физические 

свойства  изотопов  водорода  отличаются  друг  от  друга  наиболее  сильно.  Это  связано  с  наибольшим 

относительным  изменением  масс  атомов.  В  связи  с  этим,  согласно  электрохимической  резонансной 

формуле: 

Fn

f

f

1

0

,

оставаться в жидком остатке. 

В  докладе  представлены  обзорные  данные,  данные  экспериментального  оборудования,  общие 

выводы, выводы о перспективах использования этой технологии и список литературы. Показана физико-

химическая и математическая модель процесса.  

Водород. Технологии. Будущее 

23–24 декабря 2020 г.  

 

 

58 

 

жүктеу/скачать 6,55 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: