RU2596258C1 - Поглотитель водорода - Google Patents
Поглотитель водорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2596258C1 RU2596258C1 RU2015123978/05A RU2015123978A RU2596258C1 RU 2596258 C1 RU2596258 C1 RU 2596258C1 RU 2015123978/05 A RU2015123978/05 A RU 2015123978/05A RU 2015123978 A RU2015123978 A RU 2015123978A RU 2596258 C1 RU2596258 C1 RU 2596258C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen
- hydrogen
- hydrogen absorber
- catalyst
- absorber according
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 title claims abstract description 25
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 42
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 20
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 12
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 6
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 6
- OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M Superoxide Chemical compound [O-][O] OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 4
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 3
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 150000004973 alkali metal peroxides Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- ZBNMBCAMIKHDAA-UHFFFAOYSA-N sodium superoxide Chemical compound [Na+].O=O ZBNMBCAMIKHDAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000144 sodium(I) superoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химии. Поглотитель водорода размещают в замкнутом объеме с очищаемой кислородсодержащей или кислородобедненной газовой средой. Обеспечивают окисление содержащегося в смеси водорода на палладиевом катализаторе 4. Образующиеся пары воды проникают через мембрану 5 в область размещения источника кислорода 6. В результате проводимой реакции гидролиза в области 6 получают кислород. Изобретение позволяет повысить эффективность извлечения водорода из газообразной смеси в замкнутых объемах за счет восполнения потерь кислорода, снизить влажность газовой среды за счет поглощения воды источником кислорода. 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к технологии очистки газовых смесей от водорода или его изотопов в статическом режиме из газовоздушных и кислородобедненных газовых смесей, в которых необходимо минимизировать потери кислорода и уменьшить или исключить накопление паров воды в замкнутых объемах, и может быть использовано в электрохимической, химической, радиоэлектронной, приборостроительной и других отраслях промышленности.
Известно устройство для удаления водорода из смеси газов, содержащей водород, кислород, пары воды и аэрозоли, включающее, по меньшей мере, один носитель, покрытый катализаторным материалом для окисления водорода с выделением тепла и содержащее защитное приспособление, соединенное с носителем, описанное в патенте РФ №2010598 от 08.01.1990 г., опубл. 15.04.1994 г., МПК B01J 8/02, B01D 53/22.
К недостаткам известного устройства в условиях замкнутого объема и кислородсодержащей газовой среды следует отнести:
- увеличение влажности внешней газовой среды вследствие образования воды на катализаторе при окислении водорода,
- отсутствие реагентов и элементов конструкции, обеспечивающих восполнение потерь кислорода на окисление водорода, что может привести к полному израсходованию кислорода и, как следствие, к остановке работы устройства.
Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является устройство, описанное в патенте РФ №2121871 от 14.06.1996 г. МПК B01D 7/00, опубл. 20.11.1998 г., под названием «Генератор газа». Устройство содержит корпус в виде полой емкости с областями размещения реагентов, сообщающихся между собой и разделенных мембраной.
К недостаткам прототипа следует отнести отсутствие реагентов и элементов конструкции, обеспечивающих удаление водорода из внешней газовой среды, а также сложную процедуру задействования.
Задачей изобретения является создание устройства для максимально эффективной очистки газовоздушной и кислородобедненной газовой смеси от водорода с минимальным расходом кислорода и ограничением или исключением накопления паров воды в газовой смеси.
Технический результат заключается в повышении эффективности извлечения водорода из газообразной смеси в замкнутых объемах за счет восполнения потерь кислорода, в упрощении процедуры задействования, а также в снижении влажности газовой среды за счет поглощения воды источником кислорода.
Это достигается тем, что в поглотителе водорода, включающем корпус в виде полой емкости с областями размещения реагентов, сообщающимися между собой и разделенными газопроницаемой мембраной, последовательно расположенные области размещения источника кислорода, катализатора и адсорбента разделены перегородками, не менее трех, выполненными перфорированными и расположенными между областью размещения катализатора и газопроницаемой мембраной, выполненной непроницаемой для источника кислорода и продуктов его гидролиза и граничащей с областью размещения источника кислорода, а также между областью размещения катализатора и областью размещения адсорбента, граничащей, в свою очередь, с перегородкой, обеспечивающей газообмен внутреннего объема поглотителя водорода с внешней средой.
Кроме того, корпус выполнен цилиндрическим.
Кроме того, корпус и мембрана выполнены из фторопласта, стойкого в окислительной и щелочной среде.
Кроме того, перфорированные перегородки выполнены из поликарбоната.
Кроме того, в качестве адсорбента использованы гранулы силикагеля и/или цеолита.
Кроме того, в качестве катализатора использованы гранулы оксида алюминия с нанесенным на них палладием.
Кроме того, источник кислорода представляет собой материал, содержащий пероксид и/или надпероксид (супероксид) щелочного металла.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки (последовательно расположенные области размещения источника кислорода, катализатора и адсорбента разделены перегородками, не менее трех, выполненными перфорированными и расположенными между областью размещения катализатора и газопроницаемой мембраной, выполненной непроницаемой для источника кислорода и продуктов его гидролиза и граничащей с областью размещения источника кислорода, а также между областью размещения катализатора и областью размещения адсорбента, граничащей, в свою очередь, с перегородкой, обеспечивающей газообмен внутреннего объема поглотителя водорода с внешней средой), не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 представлен общий вид поглотителя водорода и введены следующие обозначения:
1 - корпус;
2 - перфорированная разделительная перегородка;
3 - область размещения адсорбента;
4 - область размещения катализатора;
5 - мембрана;
6 - область размещения источника кислорода.
На фиг. 2 показана динамика изменения количеств газов при функционировании поглотителя в замкнутом объеме.
Поглотитель водорода содержит (см. фиг. 1) корпус 1 в виде цилиндра, выполненный из конструкционного фторопласта, перфорированные перегородки 2, разделяющие области размещения реагентов и фиксирующие мембрану 5 в корпусе 1, область размещения адсорбента 3, представляющую собой размещенную в тканевом мешке навеску силикагеля, или цеолита, или их комбинацию, область размещения катализатора 4, представляющего собой палладий, нанесенный на гранулы оксида алюминия, мембрану 5, разделяющую область размещения катализатора 4 и область размещения источника кислорода 6, непроницаемую для материала источника кислорода и продуктов его гидролиза и проницаемую для газов, в качестве источника кислорода использован материал, содержащий пероксид и/или надпероксид (супероксид) щелочного металла.
В состоянии хранения (незадействованном) поглотитель закрыт герметичной крышкой (на фиг. 1 не показана). Перед началом работы поглотитель задействуют: снимают крышку с корпуса 1.
Работа поглотителя водорода осуществляется следующим образом. Задействованный поглотитель размещают в замкнутом объеме с очищаемой кислородсодержащей или кислородобедненной газовой средой. Водород из газовой среды за счет диффузии проникает вовнутрь корпуса 1 поглотителя водорода и достигает области размещения палладиевого катализатора 4. Палладиевый катализатор 4 окисляет водород кислородом, имеющимся в газовой среде, с образованием паров воды. Пористая мембрана 5 обеспечивает проникновение образующихся на катализаторе 4 паров воды в область размещения источника кислорода 6, одновременно препятствует проникновению материала источника кислорода 6 и продуктов его гидролиза в область размещения катализатора 4. Материал источника кислорода 6 вступает в реакцию гидролиза с парами воды, образовавшимися на катализаторе 4 при окислении водорода, в результате взаимодействия выделяется кислород. Адсорбер 3 защищает катализатор 4 от воздействия компонентов газовой среды, которые адсорбируются на поверхности адсорбента.
Эмпирический вид реакций окисления водорода и выделения кислорода можно представить в виде уравнений:
Пример 1. Эксперимент проводили в лабораторных условиях. Корпус поглотителя был выполнен из фторопласта. В нем были размещены: адсорбер, где в качестве адсорбента применяли силикагель КСМГ, палладиевый катализатор, представляющий собой гранулы оксида алюминия с нанесенным на них палладием в количестве 2% масс.; источник кислорода - надпероксид натрия. В корпусе также была закреплена пористая фторопластовая мембрана. Перфорированные перегородки выполнены из поликарбоната. Поглотитель был размещен в герметичном контейнере, исходной газовой средой был атмосферный воздух. Во внутреннюю полость контейнера был организован приток водорода. Графики изменения во времени количества газов, находящихся в контейнере и поступивших в него, представлены на фиг. 2. Из фиг. 2 видно, что в течение ≈120 сут в испытательный контейнер поступал водород (см. график 1) общим количеством 1,7 л. В контейнере водород в течение эксперимента практически отсутствовал (см. график 4). Количество кислорода за 120 сут не снизилось (см. график 2), а возросло на 0,8 л. Из поглотителя постоянно выделялся кислород (см. график 3), его общее количество составило 1,3 л. По результатам измерений в течение эксперимента влажность в контейнере снизилась с 6 до 0,5 г/л (на фиг. 2 не показано).
Использование данного изобретения позволит
- повысить эффективность извлечения водорода из газообразной смеси в замкнутых объемах за счет восполнения потерь кислорода;
- упростить процедуру задействования;
- снизить влажность газовой среды за счет поглощения воды источником кислорода.
Таким образом, поглотитель водорода, воплощенный в заявленном изобретении, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем достигаемого технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».
Claims (7)
1. Поглотитель водорода, включающий корпус в виде полой емкости с областями размещения реагентов, сообщающимися между собой и разделенными газопроницаемой мембраной, отличающийся тем, что последовательно расположенные области размещения источника кислорода, катализатора и адсорбента разделены перегородками, не менее трех, выполненными перфорированными и расположенными между областью размещения катализатора и газопроницаемой мембраной, выполненной непроницаемой для источника кислорода и продуктов его гидролиза и граничащей с областью размещения источника кислорода, а также между областью размещения катализатора и областью размещения адсорбента, граничащей, в свою очередь, с перегородкой, обеспечивающей газообмен внутреннего объема поглотителя водорода с внешней средой.
2. Поглотитель водорода по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен цилиндрическим.
3. Поглотитель водорода по п. 1, отличающийся тем, что корпус и мембрана выполнены из фторопласта.
4. Поглотитель водорода по п. 1, отличающийся тем, что перфорированные перегородки выполнены из поликарбоната.
5. Поглотитель водорода по п. 1, отличающийся тем, что в качестве адсорбента использованы гранулы силикагеля и/или цеолита.
6. Поглотитель водорода по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора использованы гранулы оксида алюминия с нанесенным на них палладием.
7. Поглотитель водорода по п. 1, отличающийся тем, что источник кислорода представляет собой материал, содержащий пероксид и/или надпероксид (супероксид) щелочного металла.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015123978/05A RU2596258C1 (ru) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | Поглотитель водорода |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015123978/05A RU2596258C1 (ru) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | Поглотитель водорода |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2596258C1 true RU2596258C1 (ru) | 2016-09-10 |
Family
ID=56892295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015123978/05A RU2596258C1 (ru) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | Поглотитель водорода |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2596258C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU184544U1 (ru) * | 2018-04-23 | 2018-10-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Поглотитель водорода |
| RU2676635C1 (ru) * | 2017-07-17 | 2019-01-09 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" | Устройство для адсорбции |
| RU2725252C1 (ru) * | 2019-12-23 | 2020-06-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Поглотитель водорода |
| CN116181457A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-05-30 | 煤炭科学研究总院有限公司 | 氢燃料电池车尾氢消除装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1779224C (ru) * | 1988-08-04 | 1992-11-30 | Форшунгсцентрум Юлих Гмбх | Катализатор дл удалени водорода из газовой смеси |
| RU2010598C1 (ru) * | 1990-01-08 | 1994-04-15 | Гезельшафт фюр Реакторзихерхайт (ГРС) мбХ | Устройство для удаления водорода из смеси газов, содержащей водород, кислород, пар и аэрозоли |
| RU2121871C1 (ru) * | 1996-06-14 | 1998-11-20 | Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова | Генератор газа |
| EP2163299A1 (en) * | 2007-07-06 | 2010-03-17 | Mitsubishi Pencil Company, Limited | Gas generation apparatus |
-
2015
- 2015-06-19 RU RU2015123978/05A patent/RU2596258C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1779224C (ru) * | 1988-08-04 | 1992-11-30 | Форшунгсцентрум Юлих Гмбх | Катализатор дл удалени водорода из газовой смеси |
| RU2010598C1 (ru) * | 1990-01-08 | 1994-04-15 | Гезельшафт фюр Реакторзихерхайт (ГРС) мбХ | Устройство для удаления водорода из смеси газов, содержащей водород, кислород, пар и аэрозоли |
| RU2121871C1 (ru) * | 1996-06-14 | 1998-11-20 | Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова | Генератор газа |
| EP2163299A1 (en) * | 2007-07-06 | 2010-03-17 | Mitsubishi Pencil Company, Limited | Gas generation apparatus |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СЕРПИОНОВА Е.Н. Промышленная адсорбция газов и паров, Москва, Высшая школа, 1969, с.5, 49. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2676635C1 (ru) * | 2017-07-17 | 2019-01-09 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" | Устройство для адсорбции |
| RU184544U1 (ru) * | 2018-04-23 | 2018-10-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Поглотитель водорода |
| RU184544U9 (ru) * | 2018-04-23 | 2018-12-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Поглотитель водорода |
| RU2725252C1 (ru) * | 2019-12-23 | 2020-06-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Поглотитель водорода |
| CN116181457A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-05-30 | 煤炭科学研究总院有限公司 | 氢燃料电池车尾氢消除装置 |
| CN116181457B (zh) * | 2023-03-29 | 2025-08-29 | 煤炭科学研究总院有限公司 | 氢燃料电池车尾氢消除装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2596258C1 (ru) | Поглотитель водорода | |
| US20180021613A1 (en) | Catalyst for disinfection, sterilization and purification of air, and preparation method thereof | |
| CN104168977B (zh) | 用于湿度控制通常用于控制集液罐的湿度的过滤器 | |
| EP0871535A1 (en) | Method for absorbing gaseous oxidisable or reducible constituents through a membrane | |
| KR20200087227A (ko) | 기재로부터의 프로세스 가스의 저장 및 전달을 위한 방법, 시스템, 및 디바이스 | |
| EP4209723A1 (en) | Device for generating hydroxyl radicals | |
| ES2777209T3 (es) | Método y aparato para purgar sustancias no deseadas del aire | |
| JP2000005552A (ja) | 排気された室から又はガスから水を除く方法 | |
| EP3006098B1 (en) | Gas separation cartridge | |
| JPH11244652A (ja) | 炭酸ガス吸着剤、炭酸ガス吸着体、炭酸ガス除去方法及び炭酸ガス除去装置 | |
| RU184544U9 (ru) | Поглотитель водорода | |
| US10398796B2 (en) | Gas generation module | |
| KR20140037809A (ko) | 격납 용기 내에서 방사선 분해 또는 열 분해에 의해 생성된 인화성 가스의 포집 장치 | |
| KR20220003237A (ko) | 이산화탄소 저감장치 | |
| KR102803341B1 (ko) | 공기 흐름성과 정화 성능이 우수한 경사진 케미칼 지지 구조를 포함하는 스크러버 | |
| ES2347264T3 (es) | Procedimiento y dispositivo de eliminacion de gases inflamables en un recinto cerrado y recinto equipado con tal dispositivo. | |
| Henning et al. | Impregnated activated carbon for mercury removal | |
| RU2550201C2 (ru) | Способ очистки газовой смеси от водорода и/или его изотопов | |
| CN215962818U (zh) | 空气净化装置 | |
| CN210613733U (zh) | 一种实验室用化学试剂安全通风储存柜 | |
| JP2005296859A (ja) | 有害物質の分解方法および有害物質分解装置 | |
| CN215352908U (zh) | 一种废气处理装置 | |
| RU2725252C1 (ru) | Поглотитель водорода | |
| CN113926278A (zh) | 空气净化装置 | |
| KR101387220B1 (ko) | 오존 및 촉매를 이용한 시약장 환기 시스템 |