Динамика и глубина конверсии водяного пара в водород при сгорании ансамбля наночастиц алюминия в водяном паре
- Авторы: Сторожев В.Б.1, Ермаков А.Н.1
-
Учреждения:
- Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук
- Выпуск: Том 44, № 2 (2025)
- Страницы: 63-72
- Раздел: Горение, взрыв и ударные волны
- URL: https://cijournal.ru/0207-401X/article/view/681127
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0207401X25020061
- ID: 681127
Цитировать
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.
Ключевые слова
Полный текст

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
- Dincer I. // Intern. J. Hydrogen Energy 2002. V. 27. № 3. P. 265. https://doi.org/10.1016/S0360-3199(01)00119-7
- Паланкоева А.С., Беляев А.А., Арутюнов В.С. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 6. С. 7. https://doi.org/10.31857/S0207401X22060097
- Дорофеенко С.О., Полианчик Е.В. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 29. https://doi.org/10.31857/S0207401X22030049
- 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
- Егоров А.Г., Тизилов А.С. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 4. С. 47. https://doi.org/10.31857/S0207401X23040076
- 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
- Шейндлин А.Е., Битюрин В.А., Жук А.З. и др. // Докл. АН. Энергетика. 2009. Т. 425. № 4. С. 484.
- 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
- 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
- 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
- Старик А.М., Савельев А.М., Титова Н.С. // Физика горения и взрыва. 2015. № 2. С. 64. https://rucont.ru/efd/356326
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- Melcher J.C., Krier H., Burton R.L. // J. Propul. Power. 2002. V. 18. № 3. P. 631. https://doi.org/10.2514/2.5977
- Крайнов А.Ю., Порязов В А., Моисеева К.М. и др. // Инж.-физ. журн. 2021. Т. 94, №1, С. 84.
- 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
- Storozhev V.B., Yermakov A.N. // Combust. and Flame. 2018. V. 190. P. 103. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2017.11.014
- Storozhev V.B., Yermakov A.N. // Combust. and Flame. 2021. V. 226. P. 182. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2020.11.040
- Ген М.Я., Фролов Ю.В., Сторожев В.Б. // Физика горения и взрыва. 1978. Т. 14, № 5. С. 153.
- Glorian J., Gallier S., Catoire L. // Combust. Flame. 2016. V. 168. P. 378. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2016.01.022
- Lynch P., Fiore G., Krier H. // Combust. Sci. Technol. 2010. V. 182. № 7. P. 842. https://doi.org/10.1080/00102200903341561
- Storozhev V.B. // Surf. Sci. 1998. V.397. P. 170. https://doi.org/10.1016/S0039-6028(97)00729-2
- Storozhev V.B. // Aerosol Sci. Technol. 2001. V. 34. P.179. https://doi.org/10.1080/027868201300034781
- Dreizin E.L. // Combust. and Flame. 1996. V. 105. P. 541. https://doi.org/10.1016/0010-2180(95)00224-3
- Beckstead M.W. // Combust. Explos. Shock Waves. 2005. V.41. P. 533. https://doi.org/10.1007/s10573-005-0067-2
- 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
- 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
