Combination of Electro- and Radiochemical Processes for Hydrogen and Oxygen Obtaining
It is shown that increase in the hydrogen production process efficiency can be ensured by integrating radiochemical and electrochemical processes. In this case, the obtained effect depends not only on the direct radiolysis of water, but also on the involvement of the ionizing radiation energy in the...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2024
|
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/296926 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Energy Technologies & Resource Saving |
Репозитарії
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-296926 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-04-20T06:16:15Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Соловей, В. В. Kleperis, Janis Зіпунніков, М. М. |
| spellingShingle |
Соловей, В. В. Kleperis, Janis Зіпунніков, М. М. Combination of Electro- and Radiochemical Processes for Hydrogen and Oxygen Obtaining |
| author_facet |
Соловей, В. В. Kleperis, Janis Зіпунніков, М. М. |
| author_sort |
Соловей, В. В. |
| title |
Combination of Electro- and Radiochemical Processes for Hydrogen and Oxygen Obtaining |
| title_short |
Combination of Electro- and Radiochemical Processes for Hydrogen and Oxygen Obtaining |
| title_full |
Combination of Electro- and Radiochemical Processes for Hydrogen and Oxygen Obtaining |
| title_fullStr |
Combination of Electro- and Radiochemical Processes for Hydrogen and Oxygen Obtaining |
| title_full_unstemmed |
Combination of Electro- and Radiochemical Processes for Hydrogen and Oxygen Obtaining |
| title_sort |
combination of electro- and radiochemical processes for hydrogen and oxygen obtaining |
| title_alt |
Комбінування електро- і радіохімічних процесів отримання водню і кисню Комбінування електро- і радіохімічних процесів отримання водню і кисню |
| description |
It is shown that increase in the hydrogen production process efficiency can be ensured by integrating radiochemical and electrochemical processes. In this case, the obtained effect depends not only on the direct radiolysis of water, but also on the involvement of the ionizing radiation energy in the electrolysis process for the excitation of water molecules that undergo electrolysis, which leads to a decrease in the consumption of electricity for the decomposition of its gaseous components. An analysis of the main factors influencing the reduction of electricity consumption during electrolysis is presented, and the affinity of the spectra of radical ions involved in the radiation and electrochemical processes of water decomposition is shown. As a result of radiation exposure, the most energy-intensive stage of water decomposition, associated with the breaking of intermolecular bonds and the formation of active particles involved in the electrochemical process, begins. It was established that the formation of hydrogen increases due to the addition of its direct output during radiolysis and indirect production during electrolysis, initiated by the activation effects caused by ionizing radiation. It is shown that in order to increase the direct radiolytic yield of hydrogen, elements containing nanosized zirconium dioxide powder should be placed in the interelectrode space of the electrolyzer. It has also been proven that the irradiation of zirconium dioxide placed in water leads to a 4-fold increase in the yield of hydrogen compared to the option of irradiating pure water. To increase the energy potential utilization coefficient of nuclear fuel at NPPs, it is expedient to use the energy of fuel elements located in spent nuclear fuel storage pools for the application of the proposed technology. This will ensure the utilization of the ionizing radiation energy, which in existing technologies is irretrievably lost, because it is discharged in the form of low-temperature thermal emissions into the environment, which leads to thermal pollution of the atmosphere. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2024 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/296926 |
| work_keys_str_mv |
AT solovejvv combinationofelectroandradiochemicalprocessesforhydrogenandoxygenobtaining AT kleperisjanis combinationofelectroandradiochemicalprocessesforhydrogenandoxygenobtaining AT zípunníkovmm combinationofelectroandradiochemicalprocessesforhydrogenandoxygenobtaining AT solovejvv kombínuvannâelektroíradíohímíčnihprocesívotrimannâvodnûíkisnû AT kleperisjanis kombínuvannâelektroíradíohímíčnihprocesívotrimannâvodnûíkisnû AT zípunníkovmm kombínuvannâelektroíradíohímíčnihprocesívotrimannâvodnûíkisnû |
| first_indexed |
2025-07-17T12:02:58Z |
| last_indexed |
2025-07-17T12:02:58Z |
| _version_ |
1837895546137739264 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-2969262024-04-20T06:16:15Z Combination of Electro- and Radiochemical Processes for Hydrogen and Oxygen Obtaining Комбінування електро- і радіохімічних процесів отримання водню і кисню Комбінування електро- і радіохімічних процесів отримання водню і кисню Соловей, В. В. Kleperis, Janis Зіпунніков, М. М. It is shown that increase in the hydrogen production process efficiency can be ensured by integrating radiochemical and electrochemical processes. In this case, the obtained effect depends not only on the direct radiolysis of water, but also on the involvement of the ionizing radiation energy in the electrolysis process for the excitation of water molecules that undergo electrolysis, which leads to a decrease in the consumption of electricity for the decomposition of its gaseous components. An analysis of the main factors influencing the reduction of electricity consumption during electrolysis is presented, and the affinity of the spectra of radical ions involved in the radiation and electrochemical processes of water decomposition is shown. As a result of radiation exposure, the most energy-intensive stage of water decomposition, associated with the breaking of intermolecular bonds and the formation of active particles involved in the electrochemical process, begins. It was established that the formation of hydrogen increases due to the addition of its direct output during radiolysis and indirect production during electrolysis, initiated by the activation effects caused by ionizing radiation. It is shown that in order to increase the direct radiolytic yield of hydrogen, elements containing nanosized zirconium dioxide powder should be placed in the interelectrode space of the electrolyzer. It has also been proven that the irradiation of zirconium dioxide placed in water leads to a 4-fold increase in the yield of hydrogen compared to the option of irradiating pure water. To increase the energy potential utilization coefficient of nuclear fuel at NPPs, it is expedient to use the energy of fuel elements located in spent nuclear fuel storage pools for the application of the proposed technology. This will ensure the utilization of the ionizing radiation energy, which in existing technologies is irretrievably lost, because it is discharged in the form of low-temperature thermal emissions into the environment, which leads to thermal pollution of the atmosphere. Показано, що підвищення ефективності процесу одержання водню може бути забезпечене шляхом інтеграції радіохімічних та електрохімічних процесів. У цьому випадку отримуваний ефект залежить не тільки від прямого радіолізу води, а й від залучення в процес електролізу енергії іонізуючого випромінювання для збудження молекул води, які піддаються електролізу, що призводить до зниження споживання електроенергії для розкладання її газових компонентів. Наведено аналіз основних факторів, що впливають на зниження електроспоживання при електролізі, і показано спорідненість спектрів радикал-іонів, що беруть участь у радіаційних та електрохімічних процесах розкладання води. У результаті радіаційного впливу починається найбільш енергоємна стадія розкладання води, пов’язана з розривом міжмолекулярних зв’язків та утворенням активних частинок, що залучаються до електрохімічного процесу. Встановлено, що утворення водню збільшується завдяки додаванню його прямого виходу при радіолізі й опосередкованого одержання при електролізі, ініційованому активаційними ефектами, зумовлених іонізованим випромінюванням. Показано, що для підвищення прямого радіолітичного виходу водню в міжелектродному просторі електролізера слід розмістити елементи, які містять нанорозмірний порошок діоксиду цирконію. Доведено також, що опромінення діоксиду цирконію, поміщеного у воду, призводить до збільшення в 4 рази виходу водню в порівнянні з варіантом опромінення чистої води. Для підвищення коефіцієнта використання енергетичного потенціалу ядерного палива на АЕС доцільно для застосування запропонованої технології використовувати енергію ТВЕлів, що розміщуються в басейнах витримки відпрацьованого ядерного палива. Це забезпечить утилізацію енергії іонізуючого випромінювання, яке в існуючих технологіях безповоротно втрачається, тому що відводиться у вигляді низькотемпературних теплових викидів у навколишнє середовище, що призводить до теплового забруднення атмосфери. Показано, що підвищення ефективності процесу одержання водню може бути забезпечене шляхом інтеграції радіохімічних та електрохімічних процесів. У цьому випадку отримуваний ефект залежить не тільки від прямого радіолізу води, а й від залучення в процес електролізу енергії іонізуючого випромінювання для збудження молекул води, які піддаються електролізу, що призводить до зниження споживання електроенергії для розкладання її газових компонентів. Наведено аналіз основних факторів, що впливають на зниження електроспоживання при електролізі, і показано спорідненість спектрів радикал-іонів, що беруть участь у радіаційних та електрохімічних процесах розкладання води. У результаті радіаційного впливу починається найбільш енергоємна стадія розкладання води, пов’язана з розривом міжмолекулярних зв’язків та утворенням активних частинок, що залучаються до електрохімічного процесу. Встановлено, що утворення водню збільшується завдяки додаванню його прямого виходу при радіолізі й опосередкованого одержання при електролізі, ініційованому активаційними ефектами, зумовлених іонізованим випромінюванням. Показано, що для підвищення прямого радіолітичного виходу водню в міжелектродному просторі електролізера слід розмістити елементи, які містять нанорозмірний порошок діоксиду цирконію. Доведено також, що опромінення діоксиду цирконію, поміщеного у воду, призводить до збільшення в 4 рази виходу водню в порівнянні з варіантом опромінення чистої води. Для підвищення коефіцієнта використання енергетичного потенціалу ядерного палива на АЕС доцільно для застосування запропонованої технології використовувати енергію ТВЕлів, що розміщуються в басейнах витримки відпрацьованого ядерного палива. Це забезпечить утилізацію енергії іонізуючого випромінювання, яке в існуючих технологіях безповоротно втрачається, тому що відводиться у вигляді низькотемпературних теплових викидів у навколишнє середовище, що призводить до теплового забруднення атмосфери. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2024-01-18 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/296926 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 26 No. 4 (2023); 59-66 Проблемы машиностроения; Том 26 № 4 (2023); 59-66 Проблеми машинобудування; Том 26 № 4 (2023); 59-66 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/296926/289918 https://journals.uran.ua/jme/article/view/296926/289919 Copyright (c) 2024 В. В. Соловей, Janis Kleperis, М. М. Зіпунніков http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |