Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

ВОДОРОДНЫЕ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.19-21.062-071

Полный текст:

Аннотация

Рассмотрены вопросы, связанные с перспективой использования топливных элементов в качестве источника энергии летательных аппаратов. Впервые для этих целей предложено использовать системы аккумулирования водорода на основе алюмогидридов как наиболее безопасных и эффективных по энергетической емкости, температуре экстракции. Технологии получения материалов на основе алюмогидридов могут быть перенесены из производства электролитических конденсаторов. Приведен краткий сравнительный анализ существующих видов топлива и известных форм хранения топлива. Дано обоснование по применению алюминия для аккумулирования водорода в форме металлогидрида. Наиболее подробно рассмотрен вопрос анодной обработки алюминия, поскольку для формирования гидрида алюминия должна быть использована фольга с высокой степенью развития поверхности. Такая степень развития поверхности материала позволяет осуществлять процессы быстрой зарядки материала ионами водорода, которые участвуют в образовании алюмогидридов. Наличие пор на поверхности фольги обеспечивает повышение степени адаптации функциональных свойств накопителя под режимы работы энергоустановки. Данное свойство обусловлено возможностью гибкого управления процессом формирования структуры пор заданной морфологии, обеспечивающих необходимый редукционный эффект. Представлены основные позиции, определяющие особенность анодной обработки алюминиевой фольги, в которых рассмотрены физико-химические свойства как чистого алюминия, так и его соединений: оксидов и гидридов, – а также их поведение в условиях электрохимических реакций. Указаны возможности протекания параллельных процессов на электродах: окисление и восстановление воды, – что является необходимым условием обеспечения самосогласованных процессов при обработке алюминия (экспериментальные данные получены с помощью установок внутреннего трения). Показаны перспективы применения алюмогидридов в авиации и приведено обоснование решения энергетических проблем в авиации на основе углубления и расширения масштаба исследований технологий водородной энергетики. Результаты работы могут быть использованы в технологиях объемного хранения и транспорта электрической энергии.

Об авторах

Ю. Н. Шалимов
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
Россия

Шалимов Юрий Николаевич - доктор технических наук, профессор, эксперт в области водородной энергетики.

Награды: Медаль за освоение целинных и залежных земель (1956 г.); Медаль ветерана труда (1985 г.).

Образование: Воронежский политехнический институт (1964 г.).

Область научных интересов: теплофизика и теплофизические процессы; водородная и альтернативная энергетика; энергосберегающие технологии; завершенные циклы переработки отходов промышленных и сельскохозяйственных производств; инновационные технологии в научных исследованиях.

Публикации: более 500, включая 2 монографии, 10 учебно-методических пособий, 25 патентов.

h-index 7.

д. 14, Московский пр-т, Воронеж, 394026.



А. В. Астахов
ГЛИЦ им. В.П.Чкалова, Министерство Обороны
Россия

Астахов Александр Викторович - соискатель ученой степени кандидат технических наук, старший инженер-испытатель, Войсковая часть 15650.

Награды: медаль Министерства обороны Российской Федерации «За достижения в области развития инновационных технологий». 

Образование: Иркутский военный авиационный инженерный институт (ИВАИИ, 2003 г.); Российская академия народного хозяйства и госслужбы при Президенте РФ (РАНХиГС при Президенте РФ, 2016 г.).

Область научных интересов: испытание агрегатов летательных аппаратов.

д. 14, Колымажный переулок, Москва, 119019.

Тел .: +7 (495) 696-12-32.


Н. В. Брысенкова
АО «Созвездие»
Россия

Брысенкова Наталья Викторовна - начальник отдела экологической безопасности и охраны труда.

Образование: магистратура химического факультета, Воронежский государственный университет (2006 г.).

Область научных интересов: водородная энергетика; накопители водорода.

Публикации: 13.

д. 14, ул. Плехановская, Воронеж, 394018.

Тел: +7 (473) 252-12-59.


А. В. Руссу
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
Россия

Руссу Александр Викторович - инженер-исследователь научно-исследовательского сектора кафедры самолетостроения.

Образование: Воронежский государственный университет, физический факультет (1998 г.).

Область научных интересов: водородная и возобновляемая энергетика.

Публикации: 18.

д. 14, Московский пр-т, Воронеж, 394026.



Список литературы

1. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение: Справ. изд. / Д.Ю. Гамбург, В.П. Семенов, Н.Ф. Дубровкин, Л.Н. Смирнова; Под ред. Д.Ю. Гамбурга, Н.Ф. Дубровкина. – М.: Химия, 1989. – 672 с.

2. Шпильрайн, Э.Э. Введение в водородную энергетику / Э.Э. Шпильрайн, С.П.Малышенко, Г.Г. Кулешов. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 264 с.

3. Марченко, О.В. Конкурентоспособность системы производства водорода и использования топливных элементов / О.В. Марченко, С.В. Соломин // Science Time. – 2016. – № 7 (31). – С. 135–140.

4. Дуников, Д.О. Водородные энергетические технологии. В сборнике: Водородные энергетические технологии / Материалы семинара лаборатории ВЭТ ОИВТ РАН: сборник научных трудов. Редколлегия: Д.О. Дуников (отв. ред.) [и др.]. – Москва, 2017. – С. 5–21.

5. Филиппов, С.П. Технико-экономические и маркетинговые исследования долгосрочных перспектив применения в России энергоустановок на базе топливных элементов. В книге: Стационарные энергетические установки с топливными элементами: материалы, технологии, рынки / Бредихин С.И., Голодницкий А.Э., Дрожжин О.А., Истомин С.Я., Ковалевский В.П., Филиппов С.П. – Москва, 2017. – С. 325–377.

6. Фатеев, В.Н. Коррозионно-стойкие электроды/коллекторы тока для анодов электролизных ячеек с твердым полимерным электролитом / В.Н. Фатеев [и др.] // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2017. – № 25–27. – С. 88–99.

7. Тарасевич, М.Р. Сравнительные характеристики катодов с различными каталитическими системами в водород-кислородных и водород-воздушных топливных элементах с протонпроводящим полимерным электролитом / М.Р. Тарасевич [и др.] // Электрохимия. – 2017. – № 7. – С. 804–812.

8. Шмелев, В.М. О методах генерации водорода для питания высокотемпературных топливных элементов / В.М. Шмелев [и др.] // Химическая физика. – 2017. – Т. 36. – № 5. – С. 38–46.

9. Дмитриев, А.Л. Водородная заправочная станция на основе установки получения водорода гидротермальным методом окисления промышленных порошков алюминия / А.Л. Дмитриев, В.К. Иконников // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2017. – № 10–12. – С. 75–85.

10. Окорокова, Н.С. Оценка энергетических характеристик комбинированной энергетической установки гидронный химический источник тока – кислородно-водородный электрохимический генератор/ Н.С. Окорокова [и др.] // Известия Российской академии наук. Энергетика. – 2017. – № 1. – С. 65–73.

11. Яновский, Л.С. Твердооксидные топливные элементы как основа для создания авиационных двигателей нового поколения / Л.С. Яновский [и др.] // Тепловые процессы в технике. – 2017. – № 1. – С. 2–6.

12. Ouyang, L. Hydrogen storage and electrochemical properties of pr, nd and co-free La13.9Sm24.7Mg1.5Ni58al1.7Zr0.14Ag0.07 alloy as a nickelmetal hydride battery electrode / L. Ouyang [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. – 2018. – Vol. 735. – P. 98–103.

13. Nakagawa, Y. Doping effect of nb species on hydrogen desorption properties of AlH3 / Y. Nakagawa [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. – 2018. – Vol. 734. – P. 55–59.

14. Handbook of Hydrogen Energy / S.A. Sherif, D.Y. Goswami, E.K. Stefanakos, A. Steinfeld (Eds.). – CRC Press, Boca Raton, 2014. – 1042 p.

15. Alavi, S. Simulations of hydrogen gas in clathrate hydrates / S. Alavi, J.A. Ripmeester // Molecular Simulation. – 2017. – Vol. 43. – No. 10–11. – P. 808–820.

16. Xiao, J. Lumped parameter simulation of hydrogen storage and purification systems using metal hydrides / Xiao J. [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. – 2017. – Vol. 42. – No. 6. – P. 3698–3707.

17. Afzal, M. Heat transfer techniques in metal hydride hydrogen storage: a review / M. Afzal, R. Mane, P. Sharma // International Journal of Hydrogen Energy. – 2017. – Vol. 42. – No. 52. – P. 30661–30682.

18. Shervani, S. Multi-mode hydrogen storage in nanocontainers / S. Shervani [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. – 2017. – Vol. 42. – No. 38. – P. 24256–24262.

19. Шалимов, Ю.Н. Оптимизация электрохимического процесса обработки алюминиевой фольги в производстве конденсаторов / Ю.Н. Шалимов, И.М. Мандрыкина, Ю.В. Литвинов. – Воронеж: ВГТУ, 2000. – 343 с.

20. Чертко, Н.К. Геохимия и экология химических элементов: Справочное пособие / Н.К. Чертко, Э.Н. Чертко. – Мн.: Издательский центр БГУ, 2008. – 140 с.

21. Гранкин, Э.А. Влияние условий электролиза и термической обработки на внутреннее трение и коррозионную стойкость электролитического хрома. Дис. канд. технических наук. Воронеж: ВПИ, 1973. – 116 с.

22. Шалимов, Ю.Н. Влияние Тепловых и электрических полей на электрохимические процессы при импульсном электролизе: Дис. на соискание ученой степени доктора технических наук / Ю.Н. Шалимов. – Воронеж, 2006. – 354 с.

23. Алтухов, В.К. Интенсификация процесса травления алюминиевой фольги с помощью ультразвуковых колебаний / В.К. Алтухов, Ю.Н. Шалимов// Ультразвуковая техника. – 1966. – № 1. – С. 27–32.

24. Невский О.И., Гришина Е.П. Барьерные пленки на алюминии: монография / . – Иваново, 2003. – 84 с.


Для цитирования:


Шалимов Ю.Н., Астахов А.В., Брысенкова Н.В., Руссу А.В. ВОДОРОДНЫЕ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2018;(19-21):62-71. https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.19-21.062-071

For citation:


Shalimov Y.N., Astakhov A.V., Brysenkova N.V., Russu A.V. HYDROGEN POWER PLANTS FOR AIRCRAFT. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2018;(19-21):62-71. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.19-21.062-071

Просмотров: 240


ISSN 1608-8298 (Print)