Радиус иона катиона водорода

       
 
 
   
Рис.1 Схема гидратирования аниона и катиона молекулами воды в растворе электролита при отсутствии инерционного поля F -кулоновская сила притяжения ионов, Н; F1 - минимальная сила притяжения ионов и молекул воды (адекватная средней силе их взаимодействия при тепловом движении), Н; d -расстояние между ионами, м; rBrО3-.- радиус иона (аниона) BrO3- , м; rH+ - радиус иона (катиона) водорода, м; rH2O - радиус молекулы воды, м.
H+ H+
  Br-

 

 


 

 

       
   
 
 
Рис.2 Схема рабочего процесса электроводородного генератора w min ³ í[q 2 (1-aT)][16p e eо Dmr h К (r - 0,5 h) (2rв+rи )2]-1ý0,5, где w min - минимальная угловая частота вращения емкости с раствором, рад×с-1; q - электрический заряд тяжелого иона (аниона), Кл; Т - абсолютная температура раствора,°К; Dm - разность масс гидратированных катиона и аниона, кг; r - линейная концентрация тяжелых ионов, м-1, r = 10(С·N ) 1/3 , где С - мольная концентрация раствора, моль·л -1, N - число Авогадро, моль-1; h - высота столба раствора, м; К - степень диссоциации электролита, 10-2× % ; r - внутренний радиус емкости ротора, м; µ - температурный коэффициент изменения энергии гидратной связи, ° К -1 : eо - абсолютная диэлектрическая проницаемость, Ф× м -1 ; e - относительная диэлектрическая проницаемость раствора; rв - эффективный радиус молекулы воды, м; rи - эффективный радиус тяжелого иона, м; p - трансцендентное число, равное 3,141 .

 

 


 


       
   
 
 

 

 

Q H2O

       
 
 
   
Рис. 4 Схема энергетического баланса рабочего процесса электроводородного генератора (ЭВГ) qS = Q + N = Wх + Wэ + Q (1 -h1) + N×h (1-h2), hэвг = (Wх + Wэ )× qS-1 = (Wх + Wэ )×[Wх + Wэ + Q (1 -h1) + N×h(1-h2)]-1, где qS - суммарная энергия процесса; Q - подведенная теплота; N - подведенная механическая энергия; Wх- химическая энергия восстановленных (O2+H2); Wэ - полученная электроэнергия; hэвг - общий КПД процесса; h - гидромеханический КПД привода вращения ротора; h1 - КПД теплообменника; h2 - КПД преобразования механической работы в электроэнергию; А - энергия механического инерционного поля; O2 - кислород; . H2 - водород; H2O - вода.

 


Изменение (увеличение) энтропии раствора при To > T1 (раствор холоднее окружающей среды),

DS = - Q×To-1 - (- Q×T1-1) = Q(T1-1-To-1) > 0

где

- Q - термический эффект химической реакции разложение молекул воды, Дж;

To - температура окружающей среды, °K;

T1 - температура раствора, °K.

Термодинамический коэффициент полезного действия процесса

h т = (To -T1) To-1 = 0,2...0,4

 


  Общий удельный расход энергии, МДж×м-3 водорода 50,7 14,42 (в том числе 18 электроэнергии) а) б) Рис. 5 Схема энергетических затрат в процессах производства водорода а) традиционный электролиз; б) гравитационный электролиз
ХИМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ХИМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ВОДОРОДА ВОДОРОДА 25,134 88, 375
25,134
100 %
10,366
ЭЛЕКТРОЛИЗЕР Н2О = Н2 + 0,5 О2
35,5
100 % 11, 625
6,975
3,7
0,95
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
88, 375 3,7
ЭВГ Н2О = Н2 + 0,5 О2
4,5
88,375
ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР
40 4,65
ТУРБИНА
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ТУРБИНА
ТЕПЛОТА ТЕПЛОТА


ВАРИАНТ 1 ИСТОЧНИК ТЕПЛОТЫ (100 %)

(ВОДА ВОДОЕМА)

ß

ТЕПЛООБМЕННИК

ЭВГ ЭВГ Кислород 88,4

ВОДЯНОЙ

          ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ       ß 35,4 ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР ( 380 или 220 V, 50 Гц ) ГОРЯЧАЯ 4

47,7

ß

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

31,4

ВАРИАНТ 2 ИСТОЧНИК ТЕПЛОТЫ (100 %)

(ВОДА ВОДОЕМА)

 
 


9,4
ß

       
 
ТЕПЛООБМЕННИК
   
 


95,4

ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ
ЭВГ
Вода ßВодород

       
   
 
 


4,5 Кислород

ТУРБИНА ( ДИЗЕЛЬ )
ß

ВОДЯНОЙ ПАР ГОРЯЧАЯ

ВОДА

7, 0( ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ )

86

Рис. 6

Принципиальные схемы применения ЭВГ в системах

Энергообеспечения потребителей теплом и электроэнергией