Разработка контактного устройства мембранного типа для химического изотопного обмена в системе вода-водород

• Автор: Иванчук, Остап Михайлович
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВОДА - ВОДОРОД
ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА
ЫТипы гидрофобных катализаторов изотопного обмена
1.2 Историческая справка и некоторые характеристики системы
водорода с водой
1.3 Влияние температуры, давления и удельной нагрузки по газу и жидкости на эффективность процесса изотопного
обмена в системе вода-водород
1.3.1. Влияние температуры
1.3.2.Влияние давления
1.3.3. Влияние удельной нагрузки по газу жидкости
1.4 Типы контактных устройствт для осуществления многоступенчатого изотопного обмена в системе вода-водород
1.4.1 Насадочные устройства
1.4.2.Тарельчатые устройства
1.4.3. Устройства с пространственным разделением фаз
1.5 Выводы из литературного обзора
ГЛАВА II. Методика проведения экспериментов
2.1 Изучение свойств мембраны МФ-4СК и предварительные эксперименты
2.1.1. Методика подготовки к работе мембраны МФ-4СК
2.1.2. Методика определения проницаемости мембраны по
парам воды
2.1.3. Методика модификации мембраны МФ-4СК
2.1.4. Методика проведения экспериментов по изучению
изотопного обмена в КУМТ

2.1.5. Методика проведения анализа изотопного состава воды
и водорода на содержание дейтерия
2.1.6 Основные расчетные соотношения использовавшиеся
при анализе результатов предварительных экспериментов
2.2. Исследование эффективности ХИО в многоступенчатой
установке
2.2.1. Схема многоступенчатой установки и ее описание
2.2.2. Анализ изотопного состава воды на содержание трития
2.2.3. Предварительные эксперименты
2.2.4. Методика обработки экспериментальных данных
2.3. Исследование фазового изотопного обмена в КУМТ
2.3.1. Отработка методики насыщения водорода парами воды
2.3.2. Методика экспериментального определения эффективности
ФИО в КУМТ
ГЛАВА III. Результаты экспериментов и их обсуждение
3.1. Исследование свойств мембраны МФ-4СК
3.1.1. Исследование количества воды, диффундирующего через мембрану МФ-4СК из жидкостного пространства
КУМТ в единицу времени
3.1.2. Влияние примесей в воде на количество воды, диффундирующего через мембрану из жидкостного пространства в единицу времени
3.1.3. Радиационная устойчивость мембраны МФ-4СК
3.2. Предварительные исследования эффективности
массообмена в мембраном контактном устройстве
3.3. Исследование эффективности ХИО в многоступенчатой
установке
3.3.1. Эксперименты с гидрофобным катализатором

3.3.2. Эксперименты с гидрофильным катализатором
3.4. Эффективность процесса ФИО в КУМТ
3.4.1. Экспериментальное исследование эффективности
процесса ФИО
3.4.2. Математическая модель процесса ФИО в КУМТ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Физическое отделение мембраной катализатора от жидкой воды создает юзможность использования в данном контактном устройстве катализаторов, не идрофобных по своей природе. Вариант реализации контактного устройства акого типа, с использованием процесса, названного авторами «электропереносом юдорода», описан в работах [68-70] (рис. 1.6). Катализатор (мелкодисперсная шатина) наносится непосредственно на поверхность мембраны А[а/гоп, с обеих торон мембраны. К мембране, покрытой катализатором, с двух сторон прижаты юллекгоры тока из пористого титана. Корпус ячейки состоит из двух одинаковых гастей, прижимаемых к коллекторам тока, при этом части корпуса электрически кодированы друг от друга. В месте соприкосновения с коллекторами тока корпус шеет рифленую поверхность, пустоты которой образуют полости, в которые газ ши жидкость могут подаваться через специальные патрубки. Внешняя разность ютенциалов также подается на корпус ячейки. Для поддержания постоянной 'емпературы корпус заключен в термостатирующую рубашку.
В анодное пространство ячейки подается газообразный водород. В катодное фостранство для поддержания мембраны в увлажненном состоянии заливается юда. К ячейке прикладывается постоянная разность потенциалов (в пределах от 0 10 1,23 В). Водород, попавший в анодное пространство, проникает сквозь поры шодного коллектора тока и сорбируется на поверхности анодного шектрокатализатора. Далее молекулярный водород атомизируется, ионизируется I в виде сольватированных протонов переносится вдоль силовых линий шектрического поля к катодному электрокатализатору. На катодном шектрокатализаторе происходит обратный процесс: протоны восстанавливаются 10 атомарного водорода, затем происходит рекомбинация атомарного водорода и ;го десорбция. Молекулярный водород проникает сквозь поры катодного шектрокатализатора, барботирует сквозь воду и выделяется в катодное фостранство. Таким образом, процесс электропереноса сводится к переносу юльватированных протонов из анодного пространства в катодное под действием шектрического поля.