Динамика и глубина конверсии водяного пара в водород при сгорании ансамбля наночастиц алюминия в водяном паре

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе приводятся результаты численного моделирования процесса наработки водорода при сгорании ансамбля наночастиц алюминия в парах воды. В расчетах предполагалось, что конфигурация оксидного покрытия на наночастицах алюминия при температуре плавления оксида и выше является наиболее выгодной с термодинамическикой точки зрения (оксидная “шапка”). Проведенные численные эксперименты выявили влияние на глубину конверсии водяного пара в водород размеров частиц алюминия, стехиометрии реагентов, а также массовой доли оксидного покрытия. Найдено, что, несмотря на выраженную экзотермичность и сопутствующие высокие температуры (T ≈ 3000 K и выше), рассматриваемый процесс обеспечивает значительную глубину конверсии водяного пара в водород. При этом оксидное покрытие в начальный момент времени горения достаточно слабо влияет на выход водорода, а скорость процесса сгорания хотя и уменьшается с увеличением массовой доли оксида в системе в начальный момент времени, но также не слишком выражено.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Б. Сторожев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: storozhev@chph.ras.ru
Россия, Москва

А. Н. Ермаков

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: storozhev@chph.ras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Dincer I. // Intern. J. Hydrogen Energy 2002. V. 27. № 3. P. 265. https://doi.org/10.1016/S0360-3199(01)00119-7
  2. Паланкоева А.С., Беляев А.А., Арутюнов В.С. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 6. С. 7. https://doi.org/10.31857/S0207401X22060097
  3. Дорофеенко С.О., Полианчик Е.В. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 29. https://doi.org/10.31857/S0207401X22030049
  4. Кислов В.М., Цветков М.В., Зайченко А.Ю. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 8. С. 39. https://doi.org/10.31857/S0207401X2308006X
  5. Егоров А.Г., Тизилов А.С. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 4. С. 47. https://doi.org/10.31857/S0207401X23040076
  6. Цветков М.В., Кислов В.М., Цветкова Ю.Ю. и др. // Хим. физика. 2022. Т.41. № 8. C. 93. https://doi.org/10.31857/S0207401X22080143
  7. Шейндлин А.Е., Битюрин В.А., Жук А.З. и др. // Докл. АН. Энергетика. 2009. Т. 425. № 4. С. 484.
  8. Franzoni F., Milani M., Montorsi L. et al. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2010. V. 35. № 4. P.1548. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2009.11.107
  9. Huang Y., Risha G., Yang V. et al. // Proc. 43-rd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. AIAA Paper 2005-738. https://doi.org/10.2514/6.2005-738
  10. Starik A.M., Kuleshov P.S., Sharipov A.S. et al. // Combust. and Flame. 2014. V. 161. № 6. P. 1659. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2013.12.00710
  11. Старик А.М., Савельев А.М., Титова Н.С. // Физика горения и взрыва. 2015. № 2. С. 64. https://rucont.ru/efd/356326
  12. Storozhev V.B., Yermakov A.N. // Combust. and Flame. 2015. V. 162. № 11. P. 4129. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2015.08.013
  13. Sundaram D., Yang V., Yetter R. // Prog. Energy Combust. Sci. 2017. V. 61. P.293. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2017.02.002
  14. Valiullin T.R., Egorov R.I., Strizhak P.A. // Energy Fuels. 2017. V.31. P.1044-1046. http://dx.doi.org/10.1021/acs.energyfuels.6b02540
  15. Price E.W., Sigman R.K. // Progress in Astronautics and Aeronautics, V. 185: Solid Propellant Chemistry Combustion and Motor Interior Ballistics Eds. Yang V., Brill T.B., Ren W.Z., eds., N. Y. AIAA, 2000. P. 663. 10.2514/4.866562' target='_blank'>https://arc.aiaa.org/doi: 10.2514/4.866562
  16. Babuk V.A., Vassiliev V.A., Sviridov V.V. // Ibid. P. 749. 10.2514/4.866562' target='_blank'>https://arc.aiaa.org/doi: 10.2514/4.866562
  17. Melcher J.C., Krier H., Burton R.L. // J. Propul. Power. 2002. V. 18. № 3. P. 631. https://doi.org/10.2514/2.5977
  18. Крайнов А.Ю., Порязов В А., Моисеева К.М. и др. // Инж.-физ. журн. 2021. Т. 94, №1, С. 84.
  19. Huang Y., Risha G., Yang V. et al. // Combust. and Flame 2009. V. 156. № 1. P. 5. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2008.07.018
  20. Storozhev V.B., Yermakov A.N. // Combust. and Flame. 2018. V. 190. P. 103. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2017.11.014
  21. Storozhev V.B., Yermakov A.N. // Combust. and Flame. 2021. V. 226. P. 182. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2020.11.040
  22. Ген М.Я., Фролов Ю.В., Сторожев В.Б. // Физика горения и взрыва. 1978. Т. 14, № 5. С. 153.
  23. Glorian J., Gallier S., Catoire L. // Combust. Flame. 2016. V. 168. P. 378. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2016.01.022
  24. Lynch P., Fiore G., Krier H. // Combust. Sci. Technol. 2010. V. 182. № 7. P. 842. https://doi.org/10.1080/00102200903341561
  25. Storozhev V.B. // Surf. Sci. 1998. V.397. P. 170. https://doi.org/10.1016/S0039-6028(97)00729-2
  26. Storozhev V.B. // Aerosol Sci. Technol. 2001. V. 34. P.179. https://doi.org/10.1080/027868201300034781
  27. Dreizin E.L. // Combust. and Flame. 1996. V. 105. P. 541. https://doi.org/10.1016/0010-2180(95)00224-3
  28. Beckstead M.W. // Combust. Explos. Shock Waves. 2005. V.41. P. 533. https://doi.org/10.1007/s10573-005-0067-2
  29. Bergthorson J.M., Julien Ph., Goroshin S., et al. // Combust. Flame. 2016. V. 171. P. 262. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2016.06.002
  30. Bazyn T., Krier H., Glumac N. // Ibid. 2006. V.145. № 4. P.703. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2005.12.017

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимость от времени температуры T реагирующей смеси (a) и мольных долей x (б) молекулярного (кривая 1 ) и атомарного (кривая 2 ) водорода.

Скачать (49KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость от времени температуры T реагирующей смеси при различных значениях начального соотношения концентраций алюминия и воды: 1 – [Al(c)]0 : [H2O(g)]0 = 2 : 3, 2 – [Al(c)]0 : [H2O(g)]0 = 1 : 3; 3 – [Al(c)]0 : [H2O(g)]0 = 3 : 3.

Скачать (38KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость от времени скорости наработки молекулярного водорода Jsum(H2) за счет различных реакций: 1 – (R1) + (R2), 2 – (R37) + (R38); 3 – (R39) + (R40).

Скачать (27KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».