Исследование процессов, разработка и создание металлогидридной системы хранения и очистки водорода для энергоустановок на основе ТПТЭ киловаттного класса мощности
Диссертация
Первый элемент таблицы Менделеева — водород обладает уникальными физико-химическими свойствами, делающими его самым перспективным промежуточным энергоносителем для будущих нужд энергетики, химической технологии и транспорта. Действительно, самая высокая теплота сгорания, достаточно хорошая реакционная способность водорода, доступность в виде разнообразных соединений, в том числе в составе воды… Читать ещё >
Список литературы
- Hydrogen, Fuel cell & Infrastructure Technologies Program. Multi-Year Research Development and Demonstration Plan. Planned program activities for 2003−2010. US Department of Energy, Energy Efficiency and Renewable Energy, Draft (June 3, 2003).
- Winter C.-J., 2009. Hydrogen energy — Abundant, efficient, clean: A debate over the energy-system-of-change. // International Journal of Hydrogen Energy 34, S1-S52.
- Elam C.C. Realizing the hydrogen future: the International Energy Agency’s efforts to advance hydrogen energy technologies. // International Journal of Hydrogen Energy, 2003. 28(6): p. 601−607.
- Baykara S.Z. Hydrogen as fuel: a critical technology? // Int. J. Hydrogen Energy, 2005, 30, p. 545—553.
- Шпшьрайн Э.Э., Малышенко С. П., Кулешов Г. Г. Введение в водородную энергетику. //Москва: Энергоатомиздат, 1984.
- Малышенко С.П., Назарова О. В. Аккумулирование водорода // Атомно-водородная энергетика и технология, Москва: Энергоатомиздат, 1988
- Водород в металлах. Т.2. Прикладные аспекты. Ред. Г. Алефельц и И. Фелькль. Москва: Мир, 1981.
- Гамбург Д.Ю., Семенов В. П., Дубовкин Н. Ф., Смирнова Л. Н. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение: Справ, изд./. Под ред. Д. Ю. Гамбурга, Н. Ф. Дубовкина. М.: Химия, 1989 г., 672 с.
- Мищенко А.И. Применение водорода для автомобильных двигателей. Киев: Наукова дум-ка, 1984.
- Irani R.S. Hydrogen Storage: High-Pressure Gas Containment. MRS Bulletin September 2002 27, pp 680−682.
- Тарасов Б.П., Потоцкий M.B., Яртысъ В. А. Проблема хранения водорода и перспективы использования гидридов для аккумулирования водорода.// Рос.хим.ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2006, т. L, № 6, с. 34−48.
- Энциклопедия газовой промышленности. Изд-е 4ое. Под ред. проф. К. С. Басниева. М., АО «Твант», 884 с.
- Zuttel A. Materials for hydrogen storage.// Materials Today, Volume 6, Issue 9, September 2003, p. 24−33.
- Nijkamp, M. G., et al. lI Appl. Phys. A (2001) 72, p. 619.
- Исаева В.И., Кустов Л. М. Металлоорганические каркасы новые материалы для хранения водорода. .// Рос.хим.ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2006, т. L, № 6, с. 56 — 72.
- Мао W. L, Мао Н., Goncharov A.F., Struzhkin V.V., Guo Q, Ни J., Shu J., Hembley R.J., Somayaazulu M., Zhao Y. Hydrogen Clusters in Clathrate Hydrate// Science, 2002, v.297, p. 2247 2249.
- Florusse L. J., Peters C. J. Schoonman J., Heister К. С., Koh C.A., Dec S.F., Marsh K.N., Sloan E.D. II Science, 2004, v.306, p. 469−471.
- Chahine R., Bose Т.К., Veziroglu T.N., Derive C., Pottier J. 119th World Hydrogen Energy Conference. Hydrogen Energy Progress IX, 1993, v.2.
- Young K. S. II Proc. Society of Automotive Engineers, 1991, 911 703 (P-245), p. 69−72.
- Young K. S. II Int. J. Hydrogen Energy, 1992, v. 17, # 7, p.505−507.
- Тарасов Б. П., Голъдгилегер Н. Ф. Моравский А.П. Водород содержащие соединения углеродных наноструктур: синтез и свойства. // Успехи химии, 2001, вып. 70, № 2, с. 149 -166.
- Schur D. V, Tarasov В.Р., Zaginaichenko S. Yu. et.al. II Int. J. of Hydrogen Energy, 2002, v. 27, N10, p. 1063−1069.
- Schur D.V., Tarasov B.P., Shul’ga Y.M., Zaginaichenko S.Yu., Matysina Z.A., Pomytkin A.P. //Carbon, 2003, v. 41, is. 7, p. 1331−1342.
- Panella В., Hirscher M., Roth S. //Carbon, 2005, v. 43, is. 10, p. 2209−2214
- Rosi N.L., Eckert J., Eddaoudi M., Vodak D.T., Kim J., O’Keeffe M., Yaghi O.M. II Science, 2003, v. 300, p. 1127−1129
- James S. L.//Chem. Soc. Rev., 2003, v. 32, p. 276−288.
- Papaefstathiou G. S., MacGillivray L. R. ll Coord. Chem. Rev., 2003, v. 246, p. 169−184.
- Nijkamp M. G., Raayamakers J. E. M. J, Dillen A. J., Jong К. P. II Appl. Phys. A, 2001, v. 72, p. 619−623
- Rowsell J. L. C" Millward A. R., Park К S. Yaghi О. M. II J. Am. Chem. Soc., 2004, v. 126, N 18, p. 5666−5667.
- Tarasov B.P., Fokin V.N., Moravsky A.P., Shul’ga Yu.M., Yartys' v.A. II J. of Alloys and Compounds, 1997, v. 253−254, p. 25−28.
- Tarasov B.P. Hydrogen Materials Science and Chemistry of Metal Hydrides. II NATO Science Series II. Eds. N. Veziroglu et. al. The Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 2002, v. 71, p. 283−290.
- Tarasov B.P., Shul’ga Yu.M., Fokin v.N., Vasilets v.N., Shul’ga N.Yu., Schur D.V., Yartys V.A.11 J. of Alloys and Compounds, 2001, v. 314, N 1−2, p. 296−300.
- Verbetsky V.N., Malyshenko S.P., Mitrokhin S.V., Solovey V.V., Shmal’ko Yu.F. Metal Hydrides: Properties and practical applications // Review of the works in CIS-countries. International Journal of Hydrogen Energy. 1998, V.23. No 12. P. l 165−1177.
- Sandrock G., 1999. A panoramic overview of hydrogen storage alloys from a gas reaction point of view.// Journal of Alloys and Compounds 293−295, 877−888.
- Uehara I., Sakai Т., Ishikawa H. The state of research and development for applications of metal hydrides in Japan. Journ. of Alloys and Compounds, v. 253−254 (1997) 635−641
- Сплавы — накопители водорода. Справочное издание: Колачев Б. А., Шалин P.E., Ильин A.A. — М.: Металлургия, 1995 г
- Тарасов Б.П., Бурнашева В. В., Потоцкий М. В., Яртысъ В. А. Методы хранения водорода и возможности использования металлогидридов // Альтернативная энергетика и экология. 2005. Т. 12. С. 14−37.
- Rudman, P. S., Sandrock, G.D., Goodell, P.D., 1983. Hydrogen separation from gas mixtures using LaNi5 pellets.// Journal of the Less Common Metals 89, 437−446
- Huston E.L., Sandrock G.D. Engineering properits of metal hydrides.// J. Less-Common Met, 74, 1980, p. 435−443.
- Zhao Shuang*, Lin Qin, Chen Ning, Ma Li, Ye Wen. Calculation and prediction for the hydriding properties of LaNi5. x Mx alloys.// Journal of Alloys and Compounds 287, 1999, p. 5761.
- Achard J.C., Percheron-Guegan A., Dias H., Briacourt F. Rare earth ternary hydrides. Hydrogen strage applications.// 2nd int. Congress on hydrogen in metals (Paris, 6−11 june 1977): Proc.-Pergamon Press., Oxford: 1978.
- Van Vucht J.H.N., Kuijpers FA., Bruning H.C.A.M. Reversible room-temperature absorbtion of large quantities of hydrogen by intermetallic compounds. il Phlips Res. Repts., 1970, V. 25, P.133−140.
- Kuijpers F.A., Van Mai H.H. Sorption hysteresis in the LaNi5-H and SmCo5-H systems.// J. Less-Common Met, 1971, V.23, P.395−398.
- Bushcow K.H.J., Velge W.A.J.J. Phase relation and hydrogen absorbtion in the lanthanum-nickel system.// J. Less-Common Met., 1972, V.29, P.203−210.
- Masahiro K. Hydrogen absorbtion and desorption by LaNi4.// Jap. J.Appl. Phys., 1977, V.16, № 8, P.1477−1478.
- Van Mai H.H. Stability of ternary hydrides and some applications.// Philips Res. Repts. Suppl, 1976, V. l, P. 1−88.
- Van Mai H.H., Bushcow K.H.J., Miedema A.R. Hydrogen absorption in LaNi5 and related compounds: experimental observation and their explanation.// J. Less-Common Met, 1974, V.35, P.65−76.
- Bushcow K.H.J., Van Mai H.H., Miedema A.R. Hydrogen absorption in intermetallic compounds of thorium.// J. Less-Common Met, 1975, V.42, P. 163−178.
- Аккумулирование водорода. Атомно-водородная энергетика и технология: Сб. статей. Вып. 8. — М.: Энергоатомиздат, 1988. стр. 155—205.
- Au М., Chen С., Ye Z., Fang Т., Wu J., Wang О. II 1996. The recovery, purification, storage and transport of hydrogen separated from industrial purge gas by means of mobile hydride containers. International Journal of Hydrogen Energy 21, 33−37.
- Sandrock G.D., Goodell P.D. Cyclic life of metal hydrides with impure hydrogen: Overview and engineering considerations. // Journal of the Less Common Metals 1984. 104, 159−173.
- Тарасов Б.П., Шилкин С. П. Взаимодействие интерметаллических соединений LaNi5 и СеСо3 с водородом в присутствии Аг, СН4 и С02 // Журнал неорганической химии. 1994. Т. 39. № 1.С. 18−22
- Тарасов Б.П., Шшкин С. П. Влияние 02, СО и S02 на водородсорбционные свойства интерметаллических соединений LaNi5 и СеСо3 // Журнал неорганической химии. 1995. Т. 40. № 5. С. 736−742.
- Sandrock G.D., Goodell P.D., Surface poisoning of LaNi5, FeTi and (Fe, Mn) Ti by 02, Co and H20. // Journal of the Less Common Metals, 1980, 73, 161−168.
- Lee M., et al. Thermal conductivity measurements of copper-coated metal hydrides (LaNi5, Ca0.6Mm0.4Ni5, and LaNi4.75A10.25) for use in metal hydride hydrogen compression systems. // International Journal of Hydrogen Energy. 2009. V. 34. № 7. P. 3185.
- Mordkovich V.Z., Baichtock Y.K., Dudakova N.V., Korostyshevsky N.N., Sosna M.H. Comparative efficiency of using hydrides in industrial processes of hydrogen recovery and compression. // International Journal of Hydrogen Energy 1993, 18, P. 839−842.
- Au M., Chen C., Ye Z., Fang Т., Wu J., Wang O. The recovery, purification, storage and transport of hydrogen separated from industrial purge gas by means of mobile hydride containers. // International Journal of Hydrogen Energy, 1996, 21, P. 33−37.
- Lee M., et al. Thermal conductivity measurements of copper-coated metal hydrides (LaNi5, Ca0.6Mm0.4Ni5, and LaNi4.75A10.25) for use in metal hydride hydrogen compression systems. // International Journal of Hydrogen Energy. 2009. V. 34. № 7. P. 3185
- Melnichuk M., Silina N., Peretti H.A. Optimized heat transfer fin design for a metal-hydride hydrogen storage container // International Journal of Hydrogen Energy. 2009. V. 34. №-8. P. 3417.
- Askri F., et al. Optimization of hydrogen storage in metal-hydride tanks// International Journal of Hydrogen Energy. 2009. V. 34. № 2. P. 897
- MacDonald В., Rowe A. Impacts of external heat transfer enhancements on metal hydride storage tanks // International Journal of Hydrogen Energy. 2006: V. 31. № 12. P. 1721.
- Hardy В., Anton D. Hierarchical methodology for modeling hydrogen storage systems. Part I: Scoping models // International Journal of Hydrogen Energy. 2009. V. 34. № 5. P. 2269.
- Feldman E.P., Alexeev A.D., Melnik T.N., Gumen L.N. Kinetics of hydrogen desorption from a metal to a closed reservoir // Int. J. Hydrogen Energy, 2005, 30, p. 509—514.
- Ram Gopal M., Srinivasa Murthy S. Prediction of heat and mass transfer in annular cylindrical metal hydride beds // Int. J. Hydrogen Energy, 1992, 17, #10, p. 795—805.
- Tsutomu Oi, Kohei Maki, Yoshinori Sakaki. Heat transfer characteristics of the metal hydride vessel based on the plate-fin type heat exchanger. // Journal of Power Sources 125, 2004, pp. 52−61.
- Chernov I., Gabis I. Mathematical model of metal-hydride hydrogen tank with quick sorption//Journal of Alloys and Compounds. Vol. 509. 2011. p. 809−811.
- Forde T., Nass E., Yartys V.A. Modelling and experimental results of heat transfer in a metal hydride store during hydrogen charge and discharge. // Int. J. of Hydrogen Energy Vol. 34, 12, 2009, pp. 5121−5130.
- Mahmut D. Mat, Yuksel Kaplan. Numerical study of hydrogen absorption in an Lm-Ni5 hydride reactor. // Int. J. of Hydrogen Energy Vol. 26, 2001, pp. 957 963.
- Asakuma Y., Miyauchi S., Yamamoto T., Aoki H., Miura T. Numerical analysis of absorbing and desorbing mechanism for the metal hydride by homogenization method // Int. J. Hydrogen Energy, 2003, 28, p. 529—536.
- Askri F" Jemni A., Ben Nasrallah S. Study of two-dimensional and dynamic heat and mass transfer in a metal—hydrogen reactor // International Journal of Hydrogen Energy, 2003, 28, p. 537—557.
- Jemni A., Ben Nasrallah S., Lamloumi J. Experimental and theoretical study of a metal-hydrogen reactor. // Int. J. Hydrogen Energy, 1999, 24, p. 631—644.
- Askri F., Jemni A., Ben Nasrallah S. Prediction of transient heat and mass transfer in a closed metal—hydride reactor // International Journal of Hydrogen Energy, 2004. 29. p. 195— 208.
- Askri F., Jemni A., Ben Nasrallah S. Dynamic behavior of metal-hydrogen reactor during hydriding process // Int. J. Hydrogen Energy, 2004,29, p. 635—647.
- Nakagawa T., Inomata A., Aoki H., Miura T. Numerical analysis of heat and mass transfer characteristics in the metal hydride bed // International Journal of Hydrogen Energy, 2000, 25, p. 339—350.
- Inomata A., Aoki H., Miura T. Measurements and modeling of hydriding and dehydriding kinetics// Journal of Alloys and Compounds, 1998, 278, p. 103—109.
- Mat M., Kaplan Y. Numerical study of hydrogen absorption in an La—Ni5 hydride reactor // International Journal of Hydrogen Energy, 2001, 26, p. 957—963.
- Mayer U" Groll M., Supper W. Heat and mass transfer in metal-hydride reaction beds: experimental and theoretical results. // J. Less-Common Metals, 1987, 131, p. 235—244.
- Лазарев ДО., Янъков Г. Г. О влиянии свободной конвекции на процессы тепло- и массообмена в металлогидридном аккумуляторе водорода // Вестник МЭИ, 2004. № 1. стр. 18—23.
- Лазарев ДО. Математическое и численном моделирование процессов тепломассообмена в металлогидридных устройствах хранения и очистки водорода//Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М., 2006.
- Артемов В.И., Боровских О. В., Лазарев ДО., Янъков Г. Г. Численный анализ процессов тепломассопереноса в кожухотрубном металлогидридном аккумуляторе водорода на основе математической модели пористых сред/ // Вестник МЭИ. — 2008. — № 1. —С. 63—73.
- Фортов В.Е., Попелъ О. С. Энергетика в современном мире. Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2011. 168 с91. да Роза А. Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы: учебное пособие. М.: Издательский дом МЭИ, 2010. 704 с
- Meher Kotay S., Das D., 2008. Biohydrogen as a renewable energy resource-Prospects and potentials.// International Journal of Hydrogen Energy 33, p. 258−263.
- Yang F.S., Wang G.X., Zhang Z.X., Meng X.Y., Rudolph V. Design of the metal hydride reactors A review on the key technical issues. // Int. J. Hydrogen Energy, v. 35, 8, 2010, p. 3832−384.
- Cowey K, Green K.J., Mepsted G.O., Reeve R. Portable and military fuel cells. // Current Opinion in Solid State and Materials Science, v. 8, i. 5, 2004, p. 367−371.
- Развертывание опытной зоны и исследование вопросов применения энергоустановок на топливных элементах на объектах сети сотовой связи ОАО «Мобильные ТелеСистемы», отчет по НИР, ОАО Телеком, М. 2008, Том 1. Системный проект, 798 с.
- Gray A,. Webb C. J, Andrews J., Shabani В., Tsai P.J., Chan S.L.I. Hydrogen storage for off-grid power supply. // Int. J. Hydrogen Energy, v. 36, i. 1, 2011, p. 654−663.
- Beaudin M., Zareipour H., Schellenberglabe A., Rosehart W. Energy storage for mitigating the variability of renewable electricity sources: An updated review. // Energy for Sustainable Development, v. 14, 2010, p. 302−314.
- Kohl A., Nielsen R., 1997. Gas purification, 5th ed. Gulf Publishing Company, Houston, Texas.
- Yun S., Ted Oyama S. Correlations in palladium membranes for hydrogen separation: A review. // Journal of Membrane Science 375, p. 28−45.
- Ritter J.A., Ebner A.D. State-of-the-Art Adsorption and Membrane Separation Processes for Hydrogen Production in the Chemical and Petrochemical Industries. // Separation Science and Technology 42, 1, 2007, p. 123 1193.
- Bossi C., Del Corno A., Scagliotti M., Valli C. Characterisation of a 3kW PEFC power system coupled with a metal hydride H2 storage. // Journal of Power Sources, v. 171, 2007, p. 122−129.
- Lehman P.A., Chamberlin C.E., Zoellick J.I., Engel R.A., Rommel D.S. Fuel cell/photovoltaic integrated power system for a remote telecommunications repeater. // Proceedings of the 14th World Hydrogen Energy Conference, Montreal, Canada, June (2002).
- Sapru K, Ramachandran S., Tan Z. An integrated PV-electrolysis metal hydride hydrogen generation and storage system. // Proceedings of the DoE Hydrogen Program Review, NREL/CP-570−28 890 (2000).
- Vanhanen J.P., Lund P.D., Tolonen J.S. Electrolyser-metal hydride-fuel cell system for seasonal energy storage. // Int. J. Hydrogen Energy, Volume 23, Issue 4, 1998, p. 267−271.
- T. Forde, J. Eriksen, A.G. Pettersen, P., Vie J.S., Ulleberg 0. Thermal integration of a metal hydride storage unit and a РЕМ fuel cell stack. // Int. J. Hydrogen Energy, Volume 34, Issue 16, 2009, p. 6730−6739.
- Johnson T. A., KanouffM. P.,. Dedrick D. E, Evans G. H., Jorgensen S. W. Model-based design of an automotive-scale, metal hydride hydrogen storage system. // Int. J. Hydrogen Energy, Volume 37, Issue 3, 2012, p. 2835−2849.
- Perez-Herranz V, Perez-Page M., Beneito R. Monitoring and control of a hydrogen production and storage system consisting of water electrolysis and metal hydrides // Int. J. of Hydrogen Energy, Volume 35, Issue 3, 2010, p. 912−919.
- Fuel Cell Handbook (Fifth Edition), EG&G Services Parsons, Inc., Science Applications International Corporation. U.S. Department of Energy, Office of Fossil Energy, National Energy Technology Laboratory, 2000
- Коровин H.B. Электрохимическая энергетика.-М.: Энергоатомиздат, 1991. 264 с.
- GenCore 5В/Т48 operation manual, Plug Power, 2006.
- Mitrokhin, S., et al. Synthesis and properties of AB5-type hydrides at elevated pressures.// Journal of Alloys and Compounds, vol. 446−447(0), 2007, p. 603−605.
- Соловей B.B., Кривцова В. И. Системы хранения и подачи водорода для автономных энергоустановок// Харьков, 1994.-35 с. Препр. / НАН Украины. Ин-т проблем машиностроения- № 376.
- А.А. Авдеева. Хроматография в энергетике. М.: Энергия, 1980.-272с.
- Виглеб Г. Датчики. Устройство и применение.- М: Мир, 1989. 191с.
- Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений. М: Мир, 1990.-535 с
- Аэров М. Э., Тодес О. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. М. Изд-во «Химия», 1968 г., 512 с.