Для чего нужен генератор этилена каталитического типа GR01? Как работает генератор GR01? Срок окупаемости GR01
Для чего нужен генератор этилена GR01? Как при помощи генератора этилена каталитического типа GR01 можно больше зарабатывать на спелых фруктах, которые созрели вовремя и равномерно? Этапы работы генератора этилена каталитического типа GR01. Разберемся в тонкостях и деталях в этой статье.
Наш прибор представляет собой помощника по ускоренному созреванию фруктов, подготовке фруктов, бананов, манго, авокадо и других к потребительской спелости. Если Вы ранее подготавливали фрукты просто с поддержанием влажности и необходимой температуры, но не использовали генераторы этилена, Вы многое упустили.
При таком методе дозревания, без этилена, фрукты созревают неравномерно, одна часть или поверхность такого фрукта может быть спелой и сочной, а другая часть жесткой и горькой, кислой или пресной, в случае созревания без этилена спелость зависит от того, в каком виде фрукты сняли с дерева, в одной партии фрукты могут быть разной спелости, соответственно и дозревать без этилена будут по разному, какие-то получатся более спелыми, какие-то менее, такие фрукты с большой неохотой принимают магазины, торговые сети, рестораны и кафе.
Как показывает практика, продажа таких фруктов будет для Вас проблемной, ни один хороший шеф повар не будет брать невкусный, неспелый, несочный авокадо, он отдаст предпочтение Вашим конкурентам, которые используют правильный способ созревания фруктов с этиленом.
При поддержании специальной температуры, влажности и необходимого количества этилена в воздухе, фрукты созревают в камерах дозревания равномерно, приобретают спелый цвет, становятся сочными, мягкими, сладкими и вкусными, как фрукты, который созрели в природе, на дереве.
Этилен, независимо от спелости, в которой фрукты прибыли к нам из-за границы помогает разбудить фрукты, запускает процессы которые отвечают за спелость, ведь этилен это природный гормон спелости и процессов обмена веществ в фруктах и овощах, спелые фрукты и овощи сами выделяют этилен, какие-то больше, какие-то меньше.
Процесс работы с прибором похож на магию, ведь этилен не виден для глаз, сомнительно, как же он повлияет на спелость?
Да, это похоже на магию, после обработки этиленом в малой концентрации, которую можно достичь несложным путем при помощи генератора GR01 от 12 до 24 часов фрукты, как живые, начинают ускоренно созревать, менять цвет, зеленые и жесткие бананы начинают желтеть на глазах, главное успеть их продать потом, потому как спелый банан очень быстро начнет портиться.
Манго и авокадо, точно так же, как и бананы, во влажной среде, при поддержании определенной температуры, в присутствии этилена начинают быстро созревать, менять цвет, а самое главное становиться вкусными и спелыми, тогда, когда Вам это нужно, а не тогда когда он сам созреет, а даже если и созреет мякоть будет в 90% неравномерной внутри фрукта.
Вы заливаете в бак необходимое количество концентрата GENESIS by GENETOL, Кэтилен, Биокатализатор, BIOTOLL и аналогичные концентраты этилена (разные торговые названия концентрата, по смыслу и сути это одно и тоже) здесь главное, чтобы эти концентраты были действительно теми самыми концентратами, а не дешевыми низкокачественными подделками с низким содержанием этанола и с большим содержанием воды и другой гадости, мы знаем случаи когда концентрат имеет красный, желтый и другой цвет, имеет противный запах керосина, ацетона и непонятно чего еще, использовать такой концентрат нельзя, это «убийство» прибора, сокращение его срока службы в несколько раз, «убийство» катализатора и всех систем генератора.
Категорически не рекомендуем использовать разноцветные концентраты!
Концентрат GENESIS by GENETOL создан из растительного сырья, имеет приятный запах, сама жидкость прозрачного цвета, ее использование даст Вам 100% результат магии созревания, позволит Вам получить гарантированный, стабильный результат во всех партиях фруктов.
Наш концентрат бережно относится ко всем каталитическим генераторам, сохраняет работоспособность любых приборов в десятки раз.
Количество заливаемого концентрата зависит от Вашего помещения, камеры, мы рекомендуем для стабильной и равномерной работы генератора GR01 заливать от 0,4 литров концентрата до 2х литров, чтобы потом не пришлось доливать его в горячий прибор, это пожароопасно, так как в составе жидкости концентрата 95% этанол, промоутеры, эфиры.
После наполнения бака концентратом прибор готов к началу работы.
Включаете генератор в обычную бытовую сеть, в розетку 220 вольт, включаете круглую клавишу включения, при этом индикатор СЕТЬ начинает подсвечиваться красным цветом, прибор начинает работу, начинается прогрев.
Прогрев генератора GR01 длится 8-15 минут, зависит от наличия стабильного напряжения сети в пределах 220 вольт, любые отклонения, скачки напряжения как раз влияют на время прогрева. В разных регионах нашей страны могут быть отклонения бытовой сети от нормы, учтите это при работе с прибором. Из нашего личного опыта пониженное напряжение бытовой сети наблюдается в Киргизии и в некоторых странах Евразийского экономического союза ЕАЭС.
После прогрева включается клапан подачи концентрата в реактор, наполнение системы подачи концентрата происходит не мгновенно, так как система подачи концентрата в реактор генератора могла быть пустой, для наполнения системы необходимо чтобы прошло несколько циклов, как правило система наполняется концентратом за 1-2 минуты.
Когда в реактор системы начнет поступать жидкость , первое время будет небольшое шипение, которое будет исчезать по мере выхода генератора в рабочий режим, когда реактор полностью и равномерно прогреется шипение исчезнет, расчетное время выхода на стабильный рабочий режим с равномерно прогретым реактором около 30 минут. Вы почувствуете сладковатый запах этилена, он не опасен для человека в небольшой концентрации, но вызывает легкую эйфорию, если долго оставаться в помещении с работающим генератором.
Время работы с генератором расчитывается индивидуально, под Ваши задачи и объем помещения, камеры и может длиться от 1-2х часов, если Ваша камера маленькая, от 8м3 и до 24 часов, если камера около 300м3, а еще время обработки этиленом фруктов зависит от их спелости на момент закладки в камеру газации, поэтому нет одинаковых временных рамок.
Вы иногда спрашиваете нас, сколько времени нам необходимо обрабатывать фрукты?
К сожалению, на этот вопрос Вам не сможет ответить даже профессионал, который пропустил не одну сотню тонн фруктов через свои руки.
Точное время обработки фруктов этиленом должно достигаться опытным путем, который Вам необходимо пройти и наработать самостоятельно.
В камерах 150м3 мы рекомендуем обрабатывать фрукты не менее 3х-4х часов, а после обработки оставлять фрукты в камере 12-24 часов.
В дальнейшем Вы сами сможете более точно определить время обработки.
Испортить фрукты практически невозможно, даже если Вы дольше их обрабатываете, главное после обработки через 12-24 часов проветрить помещение и охладить фрукты.
Подготовить фрукты к продаже.
После завершения процесса обработки фруктов Вам необходимо выключить кнопку питания, выключить шнур из розетки и дать остыть прибору прежде чем убрать в коробку или оставить его в месте где он был установлен, для того чтобы генератор остыл. Процесс газации завершен.
Что по итогу получается? Процесс обработки фруктов совсем не сложный, если прочитать эту статью.
Как говорят наши коллеги, партнеры из Москвы, ООО «Агрофирма «Отечественный Экопродукт» , которые обрабатывают и продают авокадо в магазины и рестораны: «Мы легко освоили технологию по газации авокадо и прибор окупился у нас за 1 месяц».
Скорее всего для фруктового бизнеса окупаемость генератора этилена каталитического типа GR01 за 1 месяц это небольшой срок, как впрочем для других сфер, один месяц, это уровень погрешности в расчетах бизнес процессов.
Стоит ли сейчас терять деньги и не использовать до сих пор генератор этилена каталитического типа GR01 ?
Причин по которым Вы, возможно до сих пор теряете дополнительную прибыль, нет. Отдавать сторонней организации процесс газации — равносильно потере денег, ведь процесс подготовки фруктов с этиленом совсем несложный.
Надеемся, наша статья помогла Вам понять, что в процессах обработки этиленом фруктов нет ничего сложного, а работа генератора этилена каталитического типа GR01 предельно проста.
Генератор этилена genet aseko чехия
Генератор этилена — GENET служит в качестве переносного генератора этилена для ускорения дозревания хранящихся фруктов, главным образом, бананов, помидоров и плодов цитрусовых.
При применении этого генератора отпадает необходимость в использовании баллонов высокого давления со сжатым этиленом — этилен выделяется непосредственно в камере дозревания в объеме, соответствующем количеству применяемой исходной жидкости для выделения этилена. Обслуживание генератора этилена GENET заключается только в его наполнении необходимым количеством исходной жидкости для выделения этилена, которую изготовитель генератора поставляет под названием GENETOL.
Этилен, при его соответствующей концентрации, вызывает одновременное начало процесса дозревания, т.е. искусственного созревания, во всем объеме камеры дозревания. Результатом будет являться равномерное дозревание всех плодов, т.е. отпадет необходимость в сортировке и отделении зрелых кистей фруктов от незрелых, что обычно имеет место в случае самостоятельного неуправляемого процесса дозревания. Таким образом, снижается потребность в использовании человеческого труда.
Применение этилена придаст плодам цвет созревших фруктов, и увеличит долю плодов наивысшего качества. Учитывая то, что процесс дозревания будет проходить при более низкой температуре, то снизится вероятность возникновения плесени, а также уменьшатся потери, возникающие по причине испарения влаги из плодов. В случае дозревания бананов, которые находятся на разной степени зрелости, или были переохлаждены при транспортировке, этилен обеспечит их равномерное дозревание и снизит таким образом потери, которые обычно возникают в таких случаях.
О компании
GENETOL.RU ВОВРЕМЯ СПЕЛЫЕ ФРУКТЫ И ОВОЩИ
Генераторы этилена для газации, равномерного созревания бананов, помидоров, цитрусовых, фиников, хурмы, груш, яблок, дынь, арбузов, авокад о, па пайя, манго
С 2011 года мы занимаемся профессиональным ремонтом, обслуживанием, генераторов этилена каталитического типа
Отремонтировать Ваш сломанный генератор этилена возможно в короткие сроки, для этого достаточно просто позвонить нам и рассказать о поломке, обычно ремонт занимает не более 2х-3х дней, до ремонта мы согласуем с Вами стоимость и постараемся все сделать в кратчайший срок
Если у Вас нет времени, мы сами заберем у Вас нерабочий генератор, отремонтируем, приведем в порядок, произведем обслуживание, привезем Вам обратно, услуга стоит 1500 рублей, действует по Москве, а так же для Фуд Сити
Мы ремонтируем каталитические генераторы этилена с гарантией от 6 месяцев:
Easy-Ripe ® Ethylene Generator, США
ARCO Ethylene Generator, США
Genet компания Aseko, Чехия
INSTA Ripe Ethylene Generator, Индия
Zenet Ethylene Generator, Индия
Ethylene Generator DX10, Индия
Ethylene Generator Inkatech, Турция
Cool Care ETHY-PURE 4, Франция
Каталитический генератор этилена EG-3, Эверест Технолоджи, Россия
Каталитический генератор этилена Артес, Россия
Генераторы других производителей.
Если Вы не нашли свою модель в списке ремонтируемых генераторов, обратитесь к нам за бесплатной консультацией, мы ремонтируем и обслуживаем даже «самодельные генераторы», собранные из электротехнических боксов-корпусов ЩМП
Мы предлагаем Вам генераторы этилена каталитического типа собственного производства, GR01, с расширенной гарантией 13 месяцев
Корпус генератора из нержавеющей стали ss304, размеры 250*250*250 мм, изготовлен из новых, оригинальных комплектующих, аналог генератора Американского производства. Расход (выработка) этиленсодержащей жидкости 1 литр за 12 часов, генератор можно настроить на любой расход, под Ваши нужды, так же, в процессе эксплуатации, Вы сможете самостоятельно увеличить или уменьшить выработку этилена генератором GR01, перенастроить для другого типа фруктов или овощей
Параметры и характеристики генератора GR01
Габаритные размеры генератора GR01 250х250х250 мм
Масса генератора GR01 не более 4 кг
Потребляемая мощность GR01 не более 300 вт
Полная емкость бачка для жидкости-концентрата 2 литра
Производительность, расчетный выход газообразного этилена при принятых параметрах процесса реакции составляет не менее 0,85 (Разложение 0,3 л концентрата в камере объемом 150 м3=концентрация этилена, частей на миллион 500 – 800 ppm) Настроен по умолчанию на переработку 1 литра концентрата-жидкости в этилен за 12 часов
Индикация питания, индикация выхода этилена, автоматический режим работы
Мы уверены в качестве генератора GR01, поэтому предоставляем Вам расширенную гарантию 12+1=13 месяцев
Стоимость генератора GR01 65000 рублей с НДС (стоимость для оплаты по безналичному расчету), самое выгодное соотношение цены/качества, генератор прост в использовании, комплектуется из проверенных, надежных и доступных компонентов
Средний срок службы генератора при использовании качественной этиленсодержащей жидкости 3-6 лет
Внимание! Использование этиловых спиртов для газации сокращает срок службы Вашего генератора в 2 раза, оставляет отложения внутри системы, засоряет, «закупоривает» соединения внутри генератора, оставляет белый «налет» на всех частях генератора, приводит к снижению эффективности работы катализатора и выходу из строя.
Использование этиловых спиртов (пищевого, медицинского, технического) в генераторах для газации лишает Вас гарантии!
Для увеличения срока службы Ваших генераторов этилена рекомендуем использовать жидкость:
1. Концентрат GENETOL — Этилен жидкий 5л, код 8919 Aseko (Генетол — Этиленовая жидкость)
2. Кэтилен (Катилен) — Этилен жидкий 10л, код KGR015 стоимость 7095 рублей с НДС за канистру 10л, поставляем от 2 штук (14190 рублей с НДС за 2 канистры, 20 литров)
Счет на оплату, паспорт GR01 Вы можете самостоятельно скачать с сайта
Если Вы находитесь не в Москве, отправим генератор GR01 транспортной компанией ПЭК, СДЭК, за счет покупателя, оперативно, как правило в день заказа, о стоимости такой доставки Вы можете самостоятельно ознакомиться на сайте ПЭК СДЭК
Связаться с нами для ремонта, обслуживания, покупки GR01 или консультации по генераторам:
Телефон/WhatsApp/Telegram/Viber +7 916 657-07-11
Мы рады когда нас рекомендуют друзьям!
При повторном обращении, предоставим скидку!
Генератор этилена GENET ASEKO, Чехия, особенности работы
Генератор этилена GENET ASEKO служит портативным источником этилена для ускорения дозаривания фруктов, в частности, бананов, манго, авокадо, помидоров и цитрусовых плодов.
При достаточной концентрации этилен инициирует процесс созревания в плодах по всей камере, что приводит к равномерному дозариванию без созревших и зеленых плодов, как бывает в условиях неконтролируемого дозаривания.
Главное преимущество генератора GENET – полное исключение опасности взрыва.
При концентрации этилена 27000 ppm (2,7%) образуется взрывоопасная смесь.
Генератор вырабатывает этилен непосредственно в камере дозаривания, и его концентрация не превышает 700 ppm, что в десятки раз ниже опасной.
Объем производимого газа зависит от объема используемого жидкого концентрата GENETOL, GENESIS , КЭТИЛЕН, БИОТОЛЛ и др.
Стоит отметить простоту использования генератора GENET:залив концентрат и включив в сеть, генератор работает сам по себе, согласно его программе.
Генератор этилена GENET работает по принципу каталитического разложения жидкого концентрата при температуре 400°С.
При включении генератора происходит нагрев реактора до заданной температуры, что занимает примерно 15 минут, после чего происходит автоматическое включение насоса, который подает концентрат в реактор. Скорость подачи жидкости изначально установлена. Полученный этилен выходит через отверстие в верхней части реактора непосредственно в камеру дозаривания. Для дозаривания бананов используется 0,05 – 0,08 % (500 – 800 ppm) концентрация этилена.
Такая концентрация достигается разложением 0,3 л концентрата в камере объемом 150 м3.
Генератор этилена GENET ASEKO, Чехия в наличии 93500 рублей с НДС
Серийные номера 100007433, 100007438, новая версия прибора с широкой горловиной.
В комплекте набор расходников фильтр, трубки, шнур питания, паспорт.
Используется для ускоренного созревания фруктов, в частности бананов, манго, авокадо 🥑, цитрусовых, хурмы, папайя и других.
Бак 2 литра, один режим работы, 12 часов.
Один из лучших приборов для газации, ускоренного созревания фруктов, бананов, манго, авокадо, обычно работает не менее 5-6 лет.
Генератор этилена GENET служит портативным источником этилена для ускорения дозаривания фруктов, в частности, бананов, помидоров и цитрусовых плодов.
При достаточной концентрации этилен инициирует процесс созревания в плодах по всей камере, что приводит к равномерному дозариванию без созревших и зеленых плодов, как бывает в условиях неконтролируемого дозаривания.
Главное преимущество генератора GENET – полное исключение опасности взрыва.
При концентрации этилена 27000 ppm (2,7%) образуется взрывоопасная смесь.
Генератор вырабатывает этилен непосредственно в камере дозаривания, и его концентрация не превышает 700 ppm, что в десятки раз ниже опасной.
Объем производимого газа зависит от объема используемого жидкого концентрата GENETOL. Стоит отметить простоту использования генератора GENET:залив концентрат и включив в сеть, генератор работает сам по себе, согласно его программе.
Генератор этилена GENET работает по принципу каталитического разложения жидкого концентрата при температуре 400°С.
При включении генератора происходит нагрев реактора до заданной температуры, что занимает примерно 15 минут, после чего происходит автоматическое включение насоса, который подает концентрат в реактор.
Скорость подачи жидкости изначально установлена.
Полученный этилен выходит через отверстие в верхней части реактора непосредственно в камеру дозаривания.
Для дозаривания бананов используется 0,05 – 0,08 % (500 – 800 ppm) концентрация этилена. Такая концентрация достигается разложением 0,3 л концентрата в камере объемом 150 м3.
Наличный расчет, перевод СБ 85000 рублей, суперцена за новый прибор, в наличии всего 2 прибора!
Торопитесь, предложение ограничено!
Безналичный расчет с НДС или от ИП (без НДС) 93500 рублей.
Можем отправить в любую точку России или СНГ транспортной компанией СДЭК по тарифам для интернет магазинов (1000-2000 рублей), расчет исходя из веса 10кг, габариты 350мм*250мм*450мм.
Можно самостоятельно забрать в 6 минутах ходьбы от метро Текстильщики.
Демонстрация работы прибора
В наличии бывший в употреблении генератор этилена каталитического типа GENET ASEKO, Чехия, 35000 рублей
Генератор этилена каталитического типа в корпусе Genet Aseko , Чехия, бывший в употреблении, работоспособность как у нового прибора. Внутри новая электроника собственной разработки, новые оригинальные комплектующие, новый катализатор, безусловная гарантия 13 месяцев на прибор.
Бак 2 литра, корпус из нержавеющей стали, настройка выработки жидкости концентрата типа биокатализатор, genesis by GENETOL, ketilen и другие 1 литр за 12 часов, оптимально для бананов, манго, авокадо и других фруктов.
Внешнее, косметическое состояние корпуса на 5- 4++ по пятибальной шкале.
Оптимальное соотношение цена качество, такой прибор прослужит Вам не менее 3-5 лет после покупки.
Индикация питания, индикация подачи этилена дублируется звуковым сигналом.
Видео в объявлении от нового генератора этилена каталитического типа Genet ASEKO, Чехия, прибор из этого объявления работает по аналогичному принципу, отличие — безнасосная схема, как у Американских генераторов этилена.
Цена 35000 рублей действительна за наличный расчет, перевод на СБ, безналичный расчет с НДС от ООО +10% к стоимости указанной в объявлении.
Можем отправить в любую точку России или СНГ транспортной компанией СДЭК по тарифам для интернет магазинов (1000-2000 рублей), расчет исходя из веса 10кг, габариты 350мм*250мм*450мм.
Можно самостоятельно забрать в 6 минутах ходьбы от метро Текстильщики.
Демонстрация работы прибора
Каталог
Расход, выработка, этиленсодержащей жидкости концентрата — 1 литр за 12 часов, бак 2 литра, рекомендуется для камер хранения, дозаривания 150-450м3, может использоваться в камерах от 8м3 до 450м3 и более.
Для бананов, манго, авокадо
Расход, выработка этиленсодержащей жидкости концентрата — 1 литр за 12/24, часов, бак 2 литра, рекомендуется для камер хранения, дозаривания 150-450м3, может использоваться в камерах от 8м3 до 450м3 и более. Для бананов, манго, авокадо
Расход, выработка этиленсодержащей жидкости концентрата 1 литр за 12/24/48 часов. Рекомендуется для камер хранения, дозаривания 150-450м3, может использоваться в камерах от 8м3 до 450м3 и более, режим 48 часов-режим закладки на хранение картофеля, лука
Скидка за наличный расчет, супер цена 85000 рублей (без НДС)
20 литров (2 канистры по 10 литров), цена за 20 литров, изготовлено под контролем GENETOL.RU Альтернативное название «Банановый газ»
10 литров (1 канистра 10 литров, цена за 10 литров), изготовлено под контролем GENETOL.RU Альтернативное название «Банановый газ
Изготовлено под контролем GENETOL.RU Альтернативное название «Банановый газ»
GENESIS КОНЦЕНТРАТ МОЩНЫЙ, ЧИСТЫЙ, ОДОБРЕННЫЙ. Активный ингредиент GENESIS полностью натуральный и не содержит ГМО, лучшая «жидкость для созревания»
Термоэлектрический генератор (варианты)
Изобретение предназначено для преобразования тепловой энергии сжигания топлива в электрическую. Термоэлектрический генератор работает на жидком или газообразном топливе и включает камеру каталитического сжигания топлива. Последняя содержит катализатор и термоэлектрические преобразователи, причем термоэлектрические преобразователи выполнены из множества термоэлементов, заключенных между двумя керамическими или металлическими пластинами. Камера каталитического сжигания образована, по крайней мере, одним термоэлектрическим преобразователем. Катализатор нанесен либо на высокотемпературную поверхность термоэлектрического преобразователя, либо на трехмерную структуру, расположенную на высокотемпературной поверхности термоэлектрического преобразователя и заполняющую внутреннее пространство камеры сжигания. Каталитическое сжигание топлива осуществляется на поверхности термоэлектрического преобразователя либо в непосредственной близости от нее. Для сжигания различных топлив подобраны оптимальные составы каталитических материалов, а также соотношение топливо/воздух таким образом, что температура в каталитической камере сжигания регулируется в пределах 105-600 o С. Конструкция генератора выполнена компактной и позволяет осуществить непосредственное преобразование тепловой энергии в электрическую. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к электрическим генераторам, а именно к устройствам, преобразующим тепловую энергию в электрическую. Более конкретно изобретение относится к тем устройствам, где используется энергия сжигания топлива. Область применения — преимущественно автономные источники электроэнергии для освещения бытовых радио- и электроприборов, радиостанций, сигнальных ламп, маяков, а также для управления электроприборами на газо- и нефтепроводах.
Известны устройства, преобразующие тепловую энергию сжигания топлива в электрическую. Работающий на жидком топливе термоэлектрический генератор с противоточным регенеративным теплообменником (патент США 4218266, H 01 L 35/28, опубл. 19.08.80 г.) включает: камеру сгорания с входным и выходным отверстиями, установленные на ее стенках термоэлектрические преобразователи, источник жидкого углеводородного топлива, средства для распыления топлива, средства для подачи воздуха и образования горючей смеси топлива с воздухом, средства для зажигания горючей смеси и средства для предварительного нагрева воздуха, подаваемого на смешение с распыленным топливом — теплообменник, установленный на выходе из камеры сгорания. Таким образом, используется тепло выходящих из камеры сгорания газов и увеличивается эффективность генератора. Температура отходящих газов при прохождении через теплообменник снижается с 700 до 200 o С, за счет этого снижается вероятность обнаружения генератора по инфракрасному излучению.
Термоэлектрическая полевая горелка (патент США 4773847, H 01 L 35/28, опубл. 27.09.88 г.) работает на жидком топливе, в двух режимах: режиме зажигания и в стационарном режиме. Из описания очевидно, что работа этой горелки основана на каталитическом сжигании топлива. Согласно формуле изобретения, термоэлектрическая горелка включает предварительную (стартовую) горелку, средства для подачи воздуха в смеси с распыленным жидким топливом в стартовую горелку в режиме зажигания, средства для зажигания горючей смеси в стартовой горелке, средства для отключения средств зажигания и прекращения подачи жидкого топлива в стартовую горелку, когда ее стенки прогреются до определенной температуры; главную горелку, соединенную со стартовой горелкой, средства для введения горючей смеси после выключения стартовой горелки, средства для зажигания горючей смеси в главной горелке, средства для управления главной горелкой при сжигании горючей смеси в стационарном режиме; множество термоэлектрических преобразователей, расположенных вокруг главной горелки, и средства для переноса тепла от главной горелки при работе ее в стационарном режиме к термоэлектрическим преобразователям для выработки электроэнергии. В частном случае главная горелка выполнена таким образом, что ее ограничивают перфорированные керамические пластины из каталитического материала (либо с каталитическим покрытием). Предусмотрена охлаждающая система для термоэлектрических преобразователей, включающая трубопровод, охлаждающие ребра, примыкающие к каждому из термоэлектрических преобразователей, и охлаждающий вентилятор. Полевая термоэлектрическая горелка используется как автономный источник тепла (для приготовления пищи) и электрической энергии.
Известен термоэлектрический генератор, включающий каталитическую горелку и цилиндрический кожух, содержащий теплообменную жидкость (патент США 3881962, H 01 V 1/00, опубл. 6.05.75 г.), работающий на жидком и газообразном топливе. Согласно п.1 формулы изобретения, термоэлектрический генератор включает горелку для сжигания топлива, в присутствии кислорода; бойлер, включающий цилиндрический кожух, содержащий нагреваемую жидкость и расположенный вокруг полой центральной части, в которой размещена горелка для нагревания жидкости; множество термоэлектрических преобразователей для перевода тепловой энергии в электрическую; множество каналов для подачи нагретой жидкости от кожуха к термоэлектрическим преобразователям и для возврата жидкости в кожух; теплоаккумулирующие средства, находящиеся в тепловом контакте с каналами для отвода тепла от термоэлектрических преобразователей; горелка включает каталитический реактор, расположенный в центральной части внутри бойлера и содержащий внешнюю реакционную поверхность для полного сжигания топлива, расположенную вблизи кожуха.
В термоэлектрическом генераторе используется теплоперенос от жидкой фазы к газообразной с помощью бойлера, внутри которого расположена горелка. Тепло от сжигания топлива нагревает кожух, внутри которого находится испаряющаяся жидкость. Полученный таким образом пар течет по ряду теплообменных трубок, отходящих от бойлера к горячим соединениям термоэлементов. Электроэнергия вырабатывается за счет разности потенциалов между горячими и холодными соединениями термоэлементов.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является термоэлектрический генератор, описанный в патенте США 3881962. Заявляемый термоэлектрический генератор также работает как на жидком, так и на газообразном топливе, и в нем используется каталитическое сжигание. В термоэлектрическом генераторе, описанном в патенте США 3881962, область сжигания топлива конструктивно отделена от места расположения термоэлементов. В других описанных выше устройствах предусмотрено охлаждение термоэлементов с помощью вентилятора или теплообменника. Это связано с тем, что область, где расположены термоэлементы, должна иметь температуру, не превышающую 200 o С. Решение этой задачи в известных устройствах приводит к усложнению их конструкции, увеличению габаритов и, следовательно, к увеличению стоимости изделия.
Задача, решаемая изобретением: упрощение конструкции, компактность и удешевление изделия, повышение эффективности его работы.
Сущность изобретения и его отличительные признаки.
Поставленная задача решается следующим образом. Предложен термоэлектрический генератор, преобразующий тепло сжигания жидкого или газообразного топлива, включающий камеру каталитического сжигания топлива, содержащую катализатор, и термоэлектрические преобразователи, причем термоэлектрические преобразователи состоят из множества термоэлементов и заключены между двумя керамическими или металлическими пластинами; камера каталитического сжигания образована по крайней мере одним термоэлектрическим преобразователем; катализатор нанесен на высокотемпературную поверхность термоэлектрического преобразователя, в качестве катализатора на поверхность термоэлектрических преобразователей нанесен по крайней мере один благородный металл в виде частиц, фольги или проволочной сетки; либо катализатор нанесен в виде частиц на вторичный слой, например, оксида алюминия, полученный золь-гель методом на поверхности термоэлектрических преобразователей; либо в качестве катализатора на поверхность термоэлектрических преобразователей нанесен по крайней мере один оксид металла, выбранного из группы, включающей переходные металлы IV периода и благородные металлы в виде частиц.
В другом варианте предлагаемого термоэлектрического генератора камера каталитического сжигания образована по крайней мере одним термоэлектрическим преобразователем и заполнена трехмерной структурой, содержащей катализатор и расположенной на высокотемпературной поверхности термоэлектрического преобразователя, в качестве катализатора трехмерная структура содержит по крайней мере один благородный металл и/или оксид металла, выбранного из группы, включающей переходные металлы IV периода; в качестве трехмерной структуры камера каталитического сжигания заполнена металлом в виде губки; либо в качестве трехмерной структуры камера каталитического сжигания заполнена керамическим высокопористым ячеистым материалом, на который нанесен катализатор в виде частиц; либо в качестве трехмерной структуры камера каталитического сжигания заполнена волокнистым материалом, на который нанесен катализатор в виде частиц.
Заявляемый термоэлектрический генератор содержит источник топлива, средства для смешения топлива с воздухом и средства для подачи горючей смеси в камеру каталитического сжигания.
Заявляемый термоэлектрический генератор содержит средства для предварительного нагревания катализатора до температуры начала каталитической реакции окисления топлива, например, электрический нагреватель и средства для его отключения после достижения температуры каталитической реакции.
Отличительными от прототипа признаками заявляемого термоэлектрического генератора являются: — термоэлектрические преобразователи выполнены в виде двух керамических или металлических пластин, между которыми заключены термоэлементы; — камера каталитического сжигания образована по крайней мере одним термоэлектрическим преобразователем; — катализатор нанесен на высокотемпературную поверхность термоэлектрических преобразователей;
в другом варианте термоэлектрического генератора:
— катализатор нанесен на трехмерную структуру, расположенную на высокотемпературной поверхности термоэлектрических преобразователей, заполняющую внутреннее пространство камеры сжигания.
На фиг.1 изображена схема термоэлектрического генератора, работающего на газообразном топливе (соответствует первому из описанных вариантов). На фиг. 2 и 3 изображены схемы термоэлектрических генераторов, работающих преимущественно на жидком топливе (соответствуют второму из описанных вариантов). На всех схемах камеры сжигания изображены в продольном разрезе.
Изображенный на фиг. 1 термоэлектрический генератор содержит источник топлива 1, например баллон с пропан-бутановой смесью, узел смешения топлива с воздухом — эжектор 2, камеру каталитического сжигания 3, верхняя и нижняя стенки которой образованы термоэлектрическими преобразователями 4 с нанесенным на их высокотемпературные поверхности катализатором 5. Для предварительного прогрева катализатора камера сжигания снабжена электронагревателем 6.
Изображенный на фиг.2 работающий преимущественно на жидком топливе термоэлектрический генератор содержит емкость с топливом, например бензином 7, откуда через распределительное устройство 8 топливо поступает в расположенную ниже камеру каталитического сжигания 3, верхняя стенка которой выполнена с перфорацией для доступа воздуха, а нижняя стенка образована термоэлектрическим преобразователем 4, к высокотемпературной поверхности которого присоединена трехмерная каталитическая структура 9, заполняющая внутренний объем камеры сжигания 3. Для предварительного прогрева катализатора камера сжигания снабжена электронагревателем (на схеме не показан).
Изображенный на фиг. 3 термоэлектрический генератор также работает на жидком топливе и отличается от изображенного на фиг.2 системой подачи топлива. В данном случае емкость с топливом 7 расположена снизу от камеры сжигания 3 и снабжена фитилем 10, верхняя стенка камеры сжигания образована термоэлектрическим преобразователем 4, к высокотемпературной поверхности которого присоединена трехмерная каталитическая структура 9.
Заявляемый термоэлектрический генератор работает следующим образом. Рассмотрим 1-й вариант термоэлектрического генератора, изображенный на фиг.1. Предварительный нагрев катализатора 5 до температуры каталитического окисления углеводородов осуществляют включением электронагревателя 6, работающего от аккумулятора. При достижении необходимой температуры электронагреватель отключают. В камеру каталитического сжигания 3 через эжектор 2 подают смесь топлива с воздухом. Сжигание топлива осуществляется на поверхности катализатора 5, нанесенного на термоэлектрические преобразователи 4. Поверхности термоэлектрических преобразователей с нанесенным катализатором нагреваются и возникает разность температур между горячими и холодными соединениями термоэлементов.
Изображенный на фиг.2 термоэлектрический генератор (2-й вариант) работает аналогично. Жидкое топливо из емкости 7 через распределительное устройство 8 подают в камеру каталитического сжигания 3, где оно распределяется по трехмерной каталитической структуре 9. Воздух в камеру 3 поступает через перфорированную верхнюю стенку. После достижения температуры каталитической реакции (нагрев осуществляют с помощью электронагревателя, на схеме не показан) начинается каталитическое сжигание топлива во всем объеме камеры 3 и поверхность термоэлектрического преобразователя 4, образующего нижнюю стенку камеры сжигания 3, нагревается.
Изображенный на фиг.3 термоэлектрический генератор (2-й вариант) работает аналогично. Отличие заключается в том, что жидкое топливо из емкости 7, расположенной снизу, поступает по фитилю 10 в камеру 3 и распределяется по трехмерной каталитической структуре 9, термоэлектрический преобразователь 4 образует верхнюю стенку камеры сжигания; воздух в камеру сжигания поступает через перфорированную боковую стенку.
В приведенных ниже примерах конкретного выполнения заявляемого термоэлектрического генератора описаны составы каталитических материалов и способы их нанесения на поверхность термоэлектрических преобразователей, либо на трехмерную структуру, заполняющую камеру каталитического сжигания.
Пример 1. Камера сжигания образована двумя термоэлектрическими преобразователями, в свободное пространство между которыми подают топливовоздушную смесь (фиг.1). На высокотемпературные поверхности пластин термоэлектрических преобразователей, обращенные в камеру сжигания, нанесена мелкодисперсная платина в количестве 0,5 мас. % по отношению к массе пластины. Катализатор предварительно нагревают электронагревателем до температуры зажигания (100-150 o С). После нагрева катализатора электронагреватель отключают и в камеру сгорания подают смесь водорода и воздуха, содержащую 3 об. % водорода, с расходом 10 м 3 /ч. В результате каталитической реакции происходит окисление водорода, выделяется тепло и происходит нагрев пластин термоэлектрических преобразователей за счет теплоты реакции до температуры 200-250 o С. В результате разности потенциалов между горячими и холодными соединениями термоэлементов вырабатывается электроэнергия. Электрическая мощность данного устройства составляет 30 Вт при общей тепловой мощности устройства — 900 Вт.
Пример 2. Аналогичен примеру 1, но отличается тем, что на пластины термоэлектрических преобразователей золь-гель методом нанесен вторичный слой из -Аl2О3. На вторичный слой нанесена мелкодисперсная платина в количестве 0,5 мас. % по отношению к массе вторичного слоя.
Пример 3. Аналогичен примеру 1, но отличается тем, что в качестве топлива используют бутан. Катализатор предварительно нагревают электронагревателем до температуры зажигания (200-250 o С). После нагрева катализатора электронагреватель отключают и в камеру сжигания подают смесь бутана и воздуха, содержащую 5 об. % бутана, с расходом 10 м 3 /ч. В результате каталитической реакции происходит окисление бутана и нагрев пластин термоэлектрических преобразователей за счет теплоты реакции до температуры 400-450 o С. В результате разности потенциалов между горячими и холодными соединениями термоэлементов вырабатывается электроэнергия. Электрическая мощность данного устройства составляет 60 Вт при общей тепловой мощности устройства — 1770 Вт.
Пример 4. Аналогичен примеру 3, но отличается тем, что на пластины термоэлектрических преобразователей золь-гель методом нанесен вторичный слой из -Аl2О3. На вторичный слой нанесена мелкодисперсная платина в количестве 0,5 мас. % по отношению к массе вторичного слоя.
Пример 5. Аналогичен примеру 4, но отличается тем, что на вторичный слой методом пропитки нанесены оксид марганца и мелкодисперсный палладий в количествах соответственно 5 и 0,1 мас. % по отношению к массе вторичного слоя.
Пример 6. Рассмотрим 2-й вариант термоэлектрического генератора, изображенный на фиг. 2. Нижняя стенка камеры сжигания образована термоэлектрическим преобразователем. К высокотемпературной поверхности пластины, обращенной в камеру сгорания, присоединена трехмерная структура из пенометалла (Ni, Ni-Cr). На пенометалл нанесен вторичный слой из -Аl2О3. На вторичный слой нанесена мелкодисперсная платина в количестве 0,5 мас. % по отношению к массе вторичного слоя. Над трехмерной каталитически активной структурой расположено распределительное устройство подачи топлива в виде множества перфорированных труб. Воздух в камеру сгорания поступает через перфорированную верхнюю стенку. Трехмерную структуру из пенометалла предварительно нагревают электронагревателем до температуры зажигания (200-250 o С). После нагрева катализатора электронагреватель отключают и в камеру сжигания подают метанол с расходом 0,32 кг/ч (0,4 л/ч) и воздух с расходом 10 м 3 /ч. Метанол испаряется в трубках распределительного устройства и равномерно поступает в каталитически активный слой пенометалла. В результате каталитической реакции окисления метанола происходит разогревание слоя пенометалла до температуры 400-450 o С и нагрев пластины термоэлектрического преобразователя до температуры 200-250 o С за счет переноса тепла от трехмерной структуры. В результате разности потенциалов между горячими и холодными соединениями термоэлементов вырабатывается электроэнергия. Электрическая мощность данного устройства составляет 60 Вт при общей тепловой мощности устройства -1770 Вт.
Пример 7. Аналогичен примеру 6, но в качестве топлива используется этанол, подаваемый с расходом 0,23 кг/ч (0,29 л/ч).
Пример 8. Аналогичен примеру 6, но в качестве трехмерной структуры используют керамический высокопористый ячеистый материал (ВПЯМ). На ВПЯМ золь-гель методом нанесен вторичный слой из -Аl2О3. На вторичный слой методом пропитки нанесены оксид марганца и мелкодисперсный палладий в количествах соответственно 5 и 0,1 мас.% по отношению к массе вторичного слоя.
Пример 9. Аналогичен примеру 6, но в качестве трехмерной структуры используют волокнистый алюмосиликатный материал. На волокнистый материал методом пропитки нанесен каталитически активный слой оксида железа и мелкодисперсной платины в количествах соответственно 10 и 0,1 мас. %.
Пример 10. Аналогичен примеру 9, но отличается устройством подачи топлива (фиг. 3). Жидкое топливо (метанол) поступает за счет капиллярных сил по фитилю, нижний конец которого помещен в емкость с топливом, а верхний конец размещен в трехмерной структуре из волокнистого материала, на который нанесен катализатор.
Приведенные примеры показывают работоспособность заявляемого устройства, а именно возможность получения электроэнергии путем преобразования тепловой энергии каталитического сжигания различных видов топлива. Описанные в примерах виды топлива и составы катализаторов не являются исчерпывающими, они иллюстрируют возможность выполнения термоэлектрического генератора, в камере сжигания которого поддерживается необходимый интервал температур.
Заявляемый термоэлектрический генератор имеет простую конструкцию и позволяет преобразовывать теплоту каталитического сжигания топлива в электроэнергию без промежуточного теплоносителя и без применения дополнительных средств для охлаждения термоэлементов. Это позволяет значительно упростить и удешевить изделие и тем самым сделать его более компактным и эффективным.
1. Термоэлектрический генератор, преобразующий тепло сжигания топлива, включающий камеру каталитического сжигания топлива, содержащую катализатор, термоэлектрические преобразователи, источник топлива, средства для смешения топлива с воздухом и средства для подачи горючей смеси в камеру каталитического сжигания, средства для предварительного нагревания катализатора до температуры каталитической реакции окисления топлива, например электрический нагреватель, и средства для его отключения после достижения температуры каталитической реакции, отличающийся тем, что термоэлектрические преобразователи выполнены из множества термоэлементов, заключенных между двумя керамическими или металлическими пластинами, камера каталитического сжигания образована, по крайней мере, одним термоэлектрическим преобразователем и катализатор нанесен на высокотемпературную поверхность термоэлектрического преобразователя.
2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора на поверхность термоэлектрических преобразователей нанесен, по крайней мере, один благородный металл в виде частиц, фольги или проволочной сетки.
3. Генератор по п. 2, отличающийся тем, что катализатор нанесен в виде частиц на вторичный слой, например, оксида алюминия, полученный золь-гель методом на поверхности термоэлектрических преобразователей.
4. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора на поверхность термоэлектрических преобразователей нанесен, по крайней мере, один оксид металла, выбранного из группы, включающей переходные металлы IV периода и благородные металлы, в виде частиц.
5. Генератор по п. 4, отличающийся тем, что катализатор нанесен в виде частиц на вторичный слой, например, оксида алюминия, полученный золь-гель методом на поверхности термоэлектрических преобразователей.
6. Термоэлектрический генератор, преобразующий тепло сжигания топлива, включающий камеру каталитического сжигания топлива, содержащую катализатор, термоэлектрические преобразователи, источник топлива, средства для смешения топлива с воздухом и средства для подачи горючей смеси в камеру каталитического сжигания, средства для предварительного нагревания катализатора до температуры каталитической реакции окисления топлива, например, электрический нагреватель, и средства для его отключения после достижения температуры каталитической реакции, отличающийся тем, что термоэлектрические преобразователи выполнены из множества термоэлементов, заключенных между двумя керамическими или металлическими пластинами, камера каталитического сжигания образована, по крайней мере, одним термоэлектрическим преобразователем и заполнена трехмерной структурой, содержащей катализатор и расположенной на высокотемпературной поверхности термоэлектрического преобразователя.
7. Генератор по п. 6, отличающийся тем, что в качестве катализатора трехмерная структура содержит, по крайней мере, один благородный металл и/или оксид металла, выбранного из группы, включающей переходные металлы IV периода.
8. Генератор по п. 6, отличающийся тем, что в качестве трехмерной структуры камера каталитического сжигания заполнена металлом в виде губки.
9. Генератор по п. 6 или 7, отличающийся тем, что в качестве трехмерной структуры камера каталитического сжигания заполнена керамическим высокопористым ячеистым материалом, на который нанесен катализатор в виде частиц.
10. Генератор по п. 6 или 7, отличающийся тем, что в качестве трехмерной структуры камера каталитического сжигания заполнена волокнистым материалом, на который нанесен катализатор в виде частиц.
Как устроен портативный электрохимический генератор на природном газе
Речь пойдет про портативную электростанцию, которая в перспективе сможет потреблять любое органическое топливо, от природного газа до коньяка, и перерабатывать его в электричество без сжигания. Цель всей затеи — заменить всевозможные дизель-генераторы на что-то более экологичное и изящное, не требующее постоянного внимания. Например, вы привезли на какой-то удаленный объект баллон топлива и забыли про обслуживание мини-электростанции на целый год. Она работает и работает.
Причем эта самая электростанция может масштабироваться от 100 ватт и до практически неограниченной мощности. На фото выше в шкафу установлена система мощностью чуть больше одного киловатта, состоящая из трех планарных элементов. Справа — рендер микротрубчатого элемента — ноу-хау. Под катом есть фото одного из прототипов размером с компактную кофеварку.
В целом идея не нова, но тут удалось снизить стоимость производства сложного электрохимического топливного элемента, сделав его компактным и коммерчески интересным, причем начиная с самых малых мощностей.
Вкратце о топливных элементах
Прежде чем переходить к ноу-хау «Топаза» (так называется серия этих самых мобильных энергоустановок от InEnergy), несколько слов об общей теории электрохимических генераторов.
В основе любого электрохимического топливного элемента три базовых слоя — анод, катод и расположенный между ними электролит. Анод и катод изначально электрически нейтральны, но на их поверхности протекают разные химические процессы, за счет чего электроды обмениваются зарядами — ионы проходят через электролит, а электроны через внешнюю цепь. Обычная батарейка работает как раз по такому принципу, преобразуя химическую энергию в электричество.
В генераторах «Топаз» используют твердооксидные топливные элементы, в которых в электричество преобразуется энергия органического топлива. Например, реакция с метаном выглядит так:
Вместо метана можно использовать любое другое энергоемкое органическое топливо.
Материалы анода и катода, а также электролит подбирают таким образом, чтобы обеспечить транспорт ионов к месту реакции.
Это значит, что электролит должен пропускать ионы кислорода из воздуха к аноду, но в то же время не допускать смешивания воздуха и газообразного топлива.
И такие вещества существуют. Но свои свойства они проявляют в особых условиях. Например, диоксид циркония является кислородопроводящим при очень высоких температурах — от 750 градусов по Цельсию и выше.
Чтобы генератор работал непрерывно, топливо на анод и окислитель (кислород из воздуха) на катод подают извне. В теории такой элемент может окислять любое топливо, но скорость реакции будет тем меньше, чем тяжелее это топливо. Поэтому, чтобы реакция шла с достаточной скоростью, топливо надо расщеплять на простые компоненты. Для этого необходим так называемый реформер — блок предварительной подготовки сложного органического топлива. Реформер так же работает при высоких температурах — от 600 градусов по Цельсию.
В чем ноу-хау «Топаза»
Технология высокотемпературных топливных элементов известна довольно давно — как минимум пару десятков лет ее пытаются применить различные научные группы по всему миру. В США даже создан альянс Solid State Energy Conversion (SECA), который занимается ускорением промышленной интеграции подобных технологий.
Однако до сих пор основной сферой применения такой конструкции были стационарные установки мощностью от 1 кВт. Стоимость установок получалась довольно внушительной, так что продукт не получалось сделать массовым.
Создателям Топаза удалось существенно удешевить производство высокотемпературных топливных элементов и сделать их применимыми в мобильных кейсах.
Вместо так называемой планарной (плоской) топологии элемента они использовали трубчатую систему и значительно сократили размер этих трубок.
Основа — анод — имеет цилиндрическую форму. Его диаметр 3 мм, а оптимальная длина — 10 см. Трубка покрыта несколькими разными слоями керамики, которые обеспечивают ее работоспособность в качестве топливного элемента. Толщина стенки трубки (включая все слои) — около 0,5 мм.
К такой форме трубок пришли не сразу. Этому предшествовала целая серия экспериментов с экзотическими формами и поверхностями. Пробовали, например, форму трилистника (трубку, поперечное сечение которой напоминает трилистник). Но стоимость нанесения равнотолщинного газоплотного слоя электролита на трубку экзотической формы в разы выше — для этого необходимо использовать дорогое оборудование, чистые комнаты или специальные атмосферы. И даже несмотря на такую подготовку, в производстве остается много брака, что делает итоговый результат еще дороже.
А с цилиндрической формой все проще. В ходе производства основу просто окунают в условные ведра с разными суспензиями прямо на воздухе, нанося до шести слоев разных материалов, а потом одновременно спекают их все в печи. Используемые суспензии — это керамические порошки с растворителем. Они подобраны по составу таким образом, чтобы с учетом вязкости и смачивания поверхности после запекания и выжигания растворителя образовывать слои нужной толщины. При этом часть слоев остаются рыхлыми, а один из них — газоплотным, чтобы предотвращать смешивание топлива и воздуха.
Конечно, в гараже на коленках такое не соберешь — нужны лабораторные условия. Например, «ведра» с суспензиями керамических порошков, в которые окунают трубки, герметичны, чтобы минимизировать попадание пыли. Плюс рецепты суспензий, как и топология установки, — ноу-хау. Топливные элементы чувствительны к дефектам поверхности. Но за счет рецептуры и толщины пленки ее качество повысили, чтобы снизить долю производственного брака, который нельзя отследить простыми средствами.
С одной небольшой трубки можно снять не такую уж большую мощность — всего около 1 Вт. Но их можно соединить параллельно и создать топливный элемент много большей мощности.
Как оказалось, маленькие трубки имеют целый ряд преимуществ. Они не требуют подготовки к работе и длительного разогрева, обеспечивают большую удельную мощность с единицы поверхности. И они механически прочные — настолько, что генератор можно использовать в носимых устройствах и на мобильном транспорте, например в электросамокатах.
Удлинение или увеличение толщины трубки ведет к ухудшению механических свойств, поэтому до сих пор технологию не пытались применять к портативным устройствам.
А еще на длинных трубках появляется проблема эффективности снятия тока с элемента — чем она длиннее, тем больше потери на транспорте зарядов вдоль ее оси.
Маленькие трубки можно соединять параллельно, тем самым увеличивая мощность установки. Правда, оказалось довольно сложно закрепить трубки внутри топливного модуля герметично, но так, чтобы они не ломались. В отличие от существующих на рынке разработок, для «Топаза» решили не использовать специальный клей, а проработали технологию закрепления и герметизации трубок «насухую», которая также позволяет снимать с них ток. На ее разработку ушло почти два года.
Так выглядит базовый модуль «Топаз-OEM» мощностью 100 Вт. Для выработки одного кВт·ч ему требуется 0,6 л пропан-бутана. Масса модуля — 2,5 кг, а объем 3 л. Внутри — те самые микротрубки
В итоге одна батарея представляет собой набор трубок, соединенных параллельно, дополненный реформером и другими блоками. Во время работы подготовленное топливо подают внутрь батареи — в трубки, а снаружи сборку обдувают воздухом при помощи вентилятора — так вырабатывается электрический ток.
Протекающая химическая реакция определяет напряжение, а площадь поверхности трубки — силу тока, который она вырабатывает. Всем этим управляет блок электроники, которая следит за поддержанием постоянной температуры работы установки и дозирует топливо.
Внутри этого генератора тот самый базовый модуль, но продуктов такого плана не будет. Это было экспериментальное исполнение для одной из выставок
С газами все как бы просто, а вот возможность работы на жидком топливе пока отрабатывают — тут нужна несколько иная работа реформера. А еще под каждый вид топлива необходимо менять настройки: варьировать сочетание объема газа, подаваемого внутрь трубки, и воздуха, который обдувает трубку снаружи — банально разное количество молекул кислорода необходимо для окисления одной молекулы топлива. Сейчас замену вида топлива делают перепрошивкой электроники, но в перспективе можно заложить варианты в профили настроек и дать пользователю возможность переключаться между ними.
Выхлоп, повышение КПД и стоимость выработанной энергии
Трубка имеет небольшую длину, поэтому все молекулы топлива окислиться не успевают. Не прореагировавшее топливо выходит из трубки в блок дожигателя, где утилизируется. В этом блоке также происходит окисление без открытого пламени, но уже без выработки электрического тока.
Вся энергия остатков топлива уходит в тепло, которое используется для подогрева реформера и самих топливных трубок.
Чтобы эффективнее использовать это тепло, а заодно защищать потребителя от воздействия высоких температур, вокруг корпуса топливного элемента укладывают специальную теплоизоляцию.
Остаточного тепла, которое вместе с выхлопом поступает в атмосферу, совсем немного. Состав этого выхлопа — водяной пар и CO2. Для установки мощностью 100 Вт содержание CO2 в выхлопе соизмеримо с долей углекислого газа в воздухе, выдыхаемом одним человеком (примерно 4,5%). В теории для повышения КПД установки в больших модульных установках тепло этого выхлопа можно использовать для вращения дополнительной турбины или обогрева других объектов, например домов или отдельных помещений.
Учитывая невысокую стоимость производства генератора, стоимость энергии (кВт·ч), выработанной им, в основном определяется стоимостью самого топлива. В отдельных кейсах ее можно приблизить к стоимости кВт·ч из розетки. Например, гипотетическая установка мощностью 250 кВт, работающая на природном газе из газопровода, с учетом амортизации в течение 10 лет обеспечит стоимость кВт·ч на уровне 5 руб. Это на порядок меньше, чем стоимость энергии, выработанной при помощи дизель-генератора.
Мощность и ее масштабирование
Взяв больше трубок, можно добиться нужной мощности. Для этого трубки собирают в модули по несколько десятков штук.
Количество модулей при необходимости можно наращивать практически неограниченно.
При этом модули подключают независимо друг от друга, так что и менять их можно без остановки всей электростанции.
Это рендер 200-ваттной двухмодульной системы «Топаз-Гамма М»
Масштабирование установки поднимает вопрос о способе плотной упаковки трубок внутри модуля. Сейчас в сборке трубки не касаются друг друга — это помогает при обдуве кислородом использовать всю площадь поверхности катода. Возможно, в больших установках будет эффективнее укладывать трубки в ряды, оставляя зазор только между рядами (трубочно-планарная геометрия). Это несколько сократит мощность, снимаемую с каждой трубки, зато позволит разместить больше трубок в том же объеме.
А вот сокращать мощность установки ниже определенного предела нерентабельно.
Парни из InEnergy говорят, что использовать меньше 40 трубок неэффективно — тепла, вырабатываемого в дожигателе, просто не хватит на то, чтобы поддерживать температуру внутри реформера и на самих топливных трубках. На подогрев придется тратить дополнительную энергию (забирать часть выработанного электричества), что снизит общий КПД.
Холодный пуск и ресурс
Чтобы выйти на основной режим работы, после старта топливный элемент с помощью специальных катализаторов разогревается самостоятельно, а дальше электроника помогает поддерживать эту температуру, используя энергию из дожигателя. Особенность этих процессов такова, что количество перезапусков устройства ограничено. Каков ресурс — пока до конца не понятно, поскольку испытания еще не закончены. В версии, которая будет выпущена на рынок, инженеры ориентируются на 1000 перезапусков и более, иначе устройство потеряет свою коммерческую привлекательность.
Ограничение на количество перезапусков связано с ресурсом катализаторов и никак не влияет на длительность непрерывной работы. Этот срок довольно большой, но какой точно — до конца испытаний тоже неизвестно. Аналогичные разработки в Японии имеют гарантийный срок эксплуатации 90 тыс. часов — это 12 лет непрерывной работы. Сколько времени установка с тонкими трубками будет работать в разных условиях, в том числе в мобильном исполнении или в суровом климате Крайнего Севера, предстоит выяснить. Пока в реальной длительной эксплуатации находится только одна установка, ее наработка уже порядка 5 тыс. часов.
Чем все закончится…
Года через два InEnergy планирует запустить опытное производство с тиражом несколько тысяч изделий в год. Но это как бы их декларируемые планы. Нюанс в том, что для перехода от стадии НИОКРа и пяти прототипов к массовому производству нужно очень много денег. Это как если бы у вас был на руках фантастический рецепт идеальной «Колы» и оставалось «лишь» построить цеха, установить дорогое разливочное оборудование, нанять людей и запустить все производственные процессы. Сущие «мелочи».
Скорее всего, этот проект будет наполовину профинансирован через НТИ. Он оказался в шорт-листе среди прочих, которые подавались на Архипелаг (это такой проектно-образовательный интенсив). В этом же шорт-листе много всего интересного, и есть пара компаний, о которых мы уже рассказывали: то были интервью с Robbo и iPavlov. В этот раз ребята из Robbo начали создавать многофункциональную образовательную платформу, а iPavlov готовит широкое внедрение разговорного AI везде где только можно. Мне лично тема кажется актуальной, уже начала вытаскивать подробности из их разработчиков. Надеюсь, будет интересно не только мне.