Мембранно-электродный блок для генерации электролизного водорода в автомобильных двигателях

• Автор: Горшков, Николай Вячеславович
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. Литературный обзор.

1.1 Применение водорода в автомобильных двигателях.

1.1.1 Свойства водорода как моторного топлива.

1.1.2 Экологичность водородного двигателя.

1.1.3 Кинетика водородного двигателя

1.1.4 Особенности рабочего процесса ДВС на водороде.

1.1.5 Особенности рабочего процесса ДВС на смеси бензина с водородом.

1.1.6 Хранение водорода на борту автомобиля.

1.2 Получение водорода электролизом

1.2.1 Физикохимические основы электролиза
1.2.2 Основные типы электролизров и их характеристики
1.2.3 Электролизры со щелочным электролитом
1.2.4 Высокотемпературные электролизры.
1.2.5 Электролизры с твердым полимерным электролитом.
1.2.6 Твердые полимерные электролиты
1.2.7 Катализаторы электролиза воды
1.3 Выводы.
Глава 2. Свойства используемых в работе веществ и методика эксперимента
2.1 Исходные вещества
2.2 Синтез твердых электролитов
2.3 Экспериментальная ячейка.
2.4 Методы исследований и статистическая обработка результатов экспериментов.
2.4.1 Гермогравиметрический метод.
2.4.2 ИКспектроскопический метод
2.5 Электрохимические методы исследования
2.5.1 Импедансный метод исследования двойного электрическою
2.5.2 Модель адсорбционной релаксации двойного слоя в
твердых электролитах. .
2.5.3 Обратимые электроды в твердых электролитах.
2.5.4 Гальваностатический метод
2.5.5 Вольтамперометрия
2.6 Статистическая обработка результатов измерений.
2.7 Выводы.
Глава 3. Экспериментальные результаты и их обсуждение
3.1 Изучение физикохимических свойств Н ТЭЛ.
3.1.1 Изучение проводимости НГТЭЛ в переменном токе
3.1.2 Изучение проводимости IГТЭЛ в постоянном токе
3.1.3 Определение потенциалов разложения ЬГТЭЛ
3.1.4 Исследование термической устойчивости ТГТЭЛ.
3.1.5 Результаты исследования рентгеновских спектров.
3.1.6 И Кспекгры Н ТЭЛ.
3.2 Исследование поведения границы ЫцТЬЛЧТЭЛ.
3.2.1 Исследование спектров импеданса 4,Н2ИТЭЛЬН,Н2
3.2.2 Результат потенциодинамического исследования.
3.2.3 Исследование ячейки М1,Н2НТЭЛЫ1,Ы2 в постояннотоковом режиме.
3.2.4 Вольтамперная характеристика макета МЭБ
3.3 Выводы.
Глава 4. Разработка мембранноэлектродного блока для генерации
водорода в автомобильном двигателе
4.1 Разработка способа интеграции МЭБ в двигатель автомобиля
4.1.1 МЭБ с параллельными электродами.
4.1.2 МЭБ с соосными электродами.
4.2 Макет МЭБ.
4.3 Выводы
Глава 5. Оценка решения прикладных задач
5.1 Оценка экологичности автомобильных двигателей
использующих СМССЬ бензина С электролизным водородом
5.2 Оценка экономичности автомобильных двигателей
использующих смесь бензина с электролизным водородом
5.3 Бизнесплан инвестиционного проекта
5.3.1 Маркетинговые исследования
5.3.2 Финансовое резюме.
5.3.3 Финансовый план.
5.4 Выводы.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


МДНТЭЛ,Н2 методами вольтамперометрии в постоянном токе. Разработана технология получения ионного проводника с проводимостью по ионам водорода, который может быть использован в плночном варианте ЬГТЭЛ для различных преобразователей энергии и информации. По результатам исследований предложен вариант МЭБ для электролизра на основе выбранной электрохимической системы. Разработана схема интеграции генератора водорода в двигатель. Результаты данной диссертационной работы рекомендованы к внедрению на ОАО Завод автономных источников тока, г. Саратов, ОАО СГАТГ16, г. Саратов. Полученные в работе данные исследования системы Мс1 ГТЭЛМе могут быть использованы в учебном процессе при чтении лекций по дисциплинам Электрохимия и Физическая химия для студентов автомеханического и физикотехнического факультетов Саратовского государственного технического университета и других вузов РФ. Разработка технологии получения протонпроводящего тврдого электролита. Результаты комплексного исследования НТЭЛ обладающего свойствами и он про водя ще го электролита. Результаты комплексного исследования поведения границ МеНТЭЛ. Разработка макета МЭБ для электролизра на основе систем МеНТЭЛМе и схема его размещения в ДВС. Результаты работы доложены на III Международном симпозиуме по водородной энергетике Москва, XXII Межгосударственном научнотехническом семинаре Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания Саратов, V Международной научнотехнической конференции Композит Саратов, , 9 Международном Фрумкинском симпозиуме Материалы и технологии электрохимии века Москва, , V Всероссийской научнотехнической конференции Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики АНТЭ Казань, Всероссийской научнопрактической конференции молодых ученых Инновации и актуальные проблемы техники и технологий Саратов, Всероссийской научнопрактической конференции молодых ученых Инновации и актуальные проблемы техники и технологий Саратов, XXI Международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях ММТТ Саратов, . По материалам диссертации получены приоритетная справка и решение о выдаче патента на полезную модель, опубликованы 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, статей в сборниках трудов и материалах конференций. Структура н объем работы Работа состоит из введения, 5 глав, выводов и списка использованной литературы. Диссертация изложена на 5 страницах, включает рисунков, таблиц, список использованной литературы состоит из 0 наименований. ГЛАВА 1. Водород обладает наибольшей весовой теплотворной способностью, однако его объемная теплотворная способность относительно низкая и составляет но сравнению с метаном СН4 и окисыо углерода СО соответственно и 1. При сжигании топлива в двигателе важной является не столько теплотворная способность самого топлива, а теплотворная способность топливновоздушной смеси. Объемная теплотворная способность стехиометрической водородовоздушной смеси составляет от соответствующей смеси других газов и от беизиновоздушной смеси табл. Температура воспламенения водородновоздушных смесей достаточно высока температура самовоспламенения смеси не менее К, что исключает возможность работы двигателя на водороде с воспламенением от сжатия и обуславливает необходимость в постороннем зажигании. Важным качеством моторного топлива для двигателей с искровым зажиганием является его воспламеняемость, характеризуемая минимальной энергией зажигания искры. Водородовоздушные смеси обладают исключительно широким диапазоном горючести от 4 до , позволяющим применять чисто качественное регулирование во всем диапазоне нагрузок двигателя 2. Одной из важных характеристик моторных топлив является скорость сгорания топливновоздушных смесей, определяющая в значительной мере динамику тепловыделения в рабочем цикле двигателя. Таблица 1. Параметр . Уд. Теплоемкость при постоянном объеме, СукДжнм3 0, 0,4 0, 1,1 1. Теплоемкость при постоянном давлении, Ср. То же, МДжнм3 . Теорет. Тепл. Ми ни м. Пределы горючести в смеси с возд. Коэф.