Альтернативная энергетика

АММОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА

«НАШАТЫРЬ-01»

 

ОАО «ИНФОТЭК ГРУП», РФ, г. Москва, предлагает заинтересованным лицам  аммоэлектрическую генераторную установку «НАШАТЫРЬ-01»

 

Краткое описание принципа действия

Принцип действия аммиачного топливного элемента, являющегося основой аммоэлектрической генераторной установки «НАШАТЫРЬ-01», не является чем-то новым. В основе заложен окислительно-восстановительный процесс, в ходе которого выделяется электрическая энергия. «Нашатырь-01» можно отнести к топливным элементам холодного типа, т.е. процесс идет без нагревания.

Молекула аммиака состоит из 1 атома азота и 3 атомов водорода. Аммиак хорошо растворим в воде. В водном растворе на электроде под действием каталитической соли происходит разложение аммиака на азот – безвредный газ, который тут же самостоятельно уходит из раствора и атомы водорода, которые окисляются до воды. В ходе окислительно-восстановительной реакции (ОВР) выделяется электрическая энергия. Суммарную реакцию можно записать следующим образом:

 

2NH3 + 1,5 O2N2 + 3 H2O   

 

Для эффективной работы топливного элемента требуется поддержание концентрации аммиака в растворе  на заданном уровне, что обеспечивается специальной внешней питающей системой, являющейся частью  генераторной установки. При снижении концентрации раствора выходная мощность падает, однако способность к выработке электрической энергии  сохраняется вплоть до практически полного израсходования аммиака в водном растворе. Для утилизации аммиака, содержащегося в растворе после прохождения основных топливных элементов, служат вспомогательные топливные элементы.

 
Схема топливного элемента приведена ниже (вид сбоку в разрезе): 







  Цифрами на рисунке обозначены:

1 – рабочий раствор, 2- электроды, 3- подающий (входной) штуцер, 4- выходной штуцер, 5- корпус топливного элемента, 6 – выходная электрическая клемма.

cell case, 6 – output electric terminal. 

 

 

Характеристики топливного элемента:

Тип модуля                                                                                      проточный

Электролит (расходный рабочий раствор)                                  водный 25 %- раствор NH3

Объём раствора                                                                               10 л

Масса раствора                                                                               10 кг   

Номинальное выходное напряжение                                           24 В постоянного тока

Максимальный выходной ток                                                       20 А

Номинальная мощность                                                                 500 Вт

Номинальная энергоемкость                                                         1 кВт·ч

Ресурс раствора (при 5 % выходной мощности)                         40 часов

Габаритный объём  топливного элемента                                               20 дм3

Масса топливного элемента, снаряженная                                  не более 15 кг

Срок службы                                                                                   5 лет

 

Применение

Для практического применения топливные элементы могут объединяться в аммоэлектрическую генераторную установку, объединяющую в себе определённое количество основных топливных элементов (для генерации требуемой выходной мощности), несколько вспомогательных топливных элементов, которые устанавливаются последовательно, (для утилизации  раствора, прошедшего основные топливные элементы, с одновременным обеспечением собственных потребностей установки в электрической энергии), систему питания, систему контроля и управления, силовой преобразователь.

 

Расчетные экономические характеристики установки номинальной мощностью 100 кВт.

В качестве примера приводится ориентировочный экономический расчёт аммоэлектрической генераторной установки на 100 кВт:

Стоимость рабочего раствора (водный раствор аммиака 25%) –  около 120 долл.(3600 руб.) за 1 тонну (по российским ценам).

Необходимое количество топливных элементов на общую мощность 100 кВт - 200 кВт.

Общая стоимость такой электростанции составит порядка 100 000 долл. США (3 млн. руб.), что вполне сопоставимо со стоимостью дизельной электростанции аналогичной мощности.

Однако, аммиачная электростанция потребует несравнимо меньших затрат на ремонт и техническое обслуживание, она имеет гораздо больший ресурс по сравнению с дизельной электростанцией.

Стоимость 1 кВт·ч электроэнергии (без учёта затрат на оборудование, техническое обслуживание и ремонт) составит 0,06 долл. США (1,8 руб.)

В том числе:  0,05 долл. США (1,5 руб.) за водный раствор аммиака 25%.

Для сравнения: стоимость электроэнергии, вырабатываемой дизельной электростанцией мощностью 100 кВт, составляет около 2 долл. США (60 руб.) (без учёта затрат на оборудование, техническое обслуживание и ремонт), а стоимость электроэнергии от Мосэнерго приближается к 4 руб. за   1 кВт·ч.

 

Примерная схема установки приведена на рисунке (вид сбоку):

 

Цифрами на рисунке обозначены:

1 – резервуар с запасом рабочего раствора, 2- группа основных топливных элементов, 3- группа вспомогательных топливных элементов, 4 - резервуар отработанного раствора, 5 - приборы контроля концентрации аммиака в растворах, 6 – система контроля и управления. Силовой преобразователь и элементы конструкции условно не показаны.

 

Безопасность и экология

Данный тип топливных элементов является экологически чистым, они не загрязняют окружающую среду, т.к. в ходе рабочего процесса выделяется безвредный азот и вода. Установка абсолютно бесшумна при работе. Аммиак после основных топливных элементов  перерабатывается последовательно установленными вспомогательными топливными элементами. Отработанный раствор после вспомогательных топливных элементов, ввиду практически нулевой концентрации, может сливаться в канализацию. Установка оснащается системой контроля загазованности воздуха парами аммиака «КАССАНДРА», системой локализации аммиака, а также течеискателем аммиака для обнаружения негерметичности магистралей. Раствор аммиака не является взрывоопасным. Работающая установка должна лишь соответствовать правилам химической безопасности.

 

 


 

 

 

 

 

 ОАО «ИНФОТЭК ГРУП»

Тел.: (495)726 43 80, т/факс (498)747 00 74

Е-mail: ntc@iftg.ru

Отладка