Dynamics and depth of the conversion of water vapor into hydrogen during combustion of aluminum nanopowder in steam

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The paper presents the results of numerical simulation of the hydrogen production process during the combustion of aluminum nanopowder in water vapor. The calculations assumed that the configuration of the oxide coating on aluminum nanoparticles at the melting point of the oxide and above is thermodynamically equilibrium (oxide “cap”). Numerical experiments have revealed the influence of aluminum particle sizes, stoichiometry of reagents, as well as the mass fraction of the oxide coating on the depth of water vapor conversion to hydrogen. It was found that, despite pronounced exothermicity and concomitant high temperatures (T ≈ 3000 K and above), the process under consideration provides a significant depth of conversion of water vapor into hydrogen. At the same time, the initial oxide coating has a rather weak effect on the hydrogen output, and the rate of the combustion process, although it decreases with an increase in the mass fraction of the oxide in the system at the initial time, is also not too pronounced.

Негізгі сөздер

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

V. Storozhev

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: storozhev@chph.ras.ru
Ресей, Moscow

A. Yermakov

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: storozhev@chph.ras.ru
Ресей, Moscow

Әдебиет тізімі

  1. I. Dincer. Int. J. Hydrogen Energy, 27 (3), 265, (2002). https://doi.org/10.1016/S0360-3199(01)00119-7
  2. A.S. Palankoeva, A.A. Belyaev, V.S. Arutyunov. Russ. J. Phys. Chem. B. 16 (3), 399 (2022). https://doi.org/10.1134/s1990793122030204
  3. S.O. Dorofeenko, E.V. Polianczyk. Russ. J. Phys. Chem. B. 16 (2), 242 (2022). https://doi.org/10.1134/S199079312202004X
  4. V.M. Kislov, M.V. Tsvetkov, A.Yu. Zaichenko et al. Russ. J. Phys. Chem. B. 17 (4), 947 (2023). https://doi.org/10.1134/s1990793123040255
  5. A.G. Egorov, A.S. Tizilov. Russ. J. Phys. Chem. B. 17 (2), 447 (2023). https://doi.org/10.1134/s1990793123020252
  6. M.V. Tsvetkov, V.M. Kislov, Yu.Yu. Tsvetkova et al. Russ. J. Phys. Chem. B. 16 (4), 711 (2022). https://doi.org/10.1134/S1990793122040315
  7. A.E. Sheindlin, V.A. Btyurin, A.Z. Zhuk et al. Doklady Physics, 54 (4), 202 (2009). https://doi.org/10.1134/S1028335809040119
  8. F. Franzoni, M. Milani, L. Montorsi et al. Int. J. Hydrogen Energy 35 (4), 1548 (2010). https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2009.11.107
  9. Y. Huang, G. Risha, V. Yang et al. 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. AIAA Paper 2005-738. https://doi.org/10.2514/6.2005-738
  10. A.M. Starik, P.S. Kuleshov, A.S. Sharipov et al. Combust. Flame 161 (6), 1659 (2014). https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2013.12.007
  11. A.M. Starik, A.M. Savel’ev, N.S. Titova. Combust. Explos. Shock Waves 51, 197 (2015). http://dx.doi.org/10.1134/S0010508215020057
  12. V.B. Storozhev, A.N. Yermakov. Combust. Flame 162 (11), 4129 (2015). https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2015.08.013
  13. D. Sundaram, V. Yang, R. Yetter. Prog. Energy Combust. Sci. 61, 293 (2017). https://doi.org/10.1016/j.pecs.2017.02.002
  14. T.R. Valiullin, R.I. Egorov, P.A. Strizhak // Energy Fuels 31, 1044 (2017). http://dx.doi.org/10.1021/acs.energyfuels.6b02540
  15. E.W. Price, R.K. Sigman. Progress in Astronautics and Aeronautics, Vol. 185: Solid Propellant Chemistry Combustion and Motor Interior Ballistics, V. Yang, T.B. Brill, and W.Z. Ren, eds., AIAA, New-York, 663 (2000). 10.2514/4.866562' target='_blank'>https://arc.aiaa.org/doi: 10.2514/4.866562
  16. V.A. Babuk, V.A. Vassiliev, V.V. Sviridov. Ibid. P. 749 (2000). 10.2514/4.866562' target='_blank'>https://arc.aiaa.org/doi: 10.2514/4.866562
  17. J.C. Melcher, H. Krier, R.L. Burton. J. Propul. Power 18 (3), 631 (2002). https://doi.org/10.2514/2.5977
  18. A.Y. Krainov, V.A. Poryazov, K.M. Moiseeva et al. J. Eng. Phys. Thermophys. 94, 79 (2021). https://doi.org/10.1007/s10891-021-02275-z
  19. Y. Huang, G. Risha, V. Yang et al. Combust. and Flame 156 (1) 5 (2009). https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2008.07.018
  20. V.B. Storozhev, A.N. Yermakov. Combust. and Flame 190, 103 (2018). https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2017.11.014
  21. V.B. Storozhev, A.N. Yermakov, Combust. and Flame 226, 182 (2021). https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2020.11.040
  22. M.Ya. Gen, Yu.V. Frolov, V.B. Storozhev. Combust. Expl. Shock Waves 14 (5), 675 (1978). https://doi.org/10.1007/BF00789734
  23. J. Glorian, S. Gallier, L. Catoire. Combust. and Flame 168, 378 (2016). https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2016.01.022
  24. P. Lynch, G. Fiore, H. Krier. Combust. Sci. Technol. 182 (7), 842 (2010). https://doi.org/10.1080/00102200903341561
  25. V.B. Storozhev. Surf. Sci. 397, 170 (1998). https://doi.org/ 10.1016/S0039-6028(97)00729-2
  26. V.B. Storozhev. Aerosol Sci. Technol. 34, 179 (2001). https://doi.org/10.1080/027868201300034781
  27. E.L. Dreizin. Combust. and Flame 105, 541 (1996). https://doi.org/10.1016/0010-2180(95)00224-3
  28. M.W. Beckstead. Combust. Explos. Shock Waves, 41, 533 (2005). https://doi.org/10.1007/s10573-005-0067-2
  29. J.M. Bergthorson, Ph. Julien, S. Goroshin et al. Combust. and Flame 171, 262 (2016). https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2016.06.002
  30. T. Bazyn, H. Krier, N. Glumac. Combust. Flame 145 (4),703 (2006). https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2005.12.017

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Dependence of the temperature T of the reacting mixture (a) and the mole fractions x (b) of molecular (curve 1) and atomic (curve 2) hydrogen on time.

Жүктеу (49KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Dependence of the temperature T of the reacting mixture on time at different values ​​of the initial ratio of aluminum and water concentrations: 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.

Жүктеу (38KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Time dependence of the rate of production of molecular hydrogen Jsum(H2) due to various reactions: 1 – (R1) + (R2), 2 – (R37) + (R38); 3 – (R39) + (R40).

Жүктеу (27KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 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».