Анотація до роботи:

Ключка Ю.П. Оцінка пожежовибухонебезпеки систем зберігання та подачі водню на основі оборотних гідридів інтерметалідів та розробка рекомендацій щодо її зниження. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.02 – Пожежна безпека. – Академія цивільного захисту України, Харків, 2006.

Встановлено, що у зв'язку з постійно зростаючим споживанням водню, існує проблема його пожежовибухобезпечного одержання та зберігання. Визначено, що одним з перспективних методів зберігання водню є його зберігання в хімічно зв'язаному стані, зокрема, у формі гідридів інтерметаллідів.

З використанням методу, заснованого на визначенні термодинамічних властивостей неідеальної водневої підсистеми металогідрида й рівноважної з гідридом молекулярної фази водню, визначені термодинамічні характеристики процесу генерації водню з оборотного гідриду інтерметаліду LaNi₅H_x, а також критичні значення температури і концентрації водню в гідриді інтерметаліду.

З використанням методу “нульмірної” балістики одержана модель, яка описує процеси генерації водню і дозволяє отримувати характеристики СЗП як в штатному, так і в аварійному режимах роботи.

Розроблено алгоритм оцінки рівня ПВН СЗП водню, в основі якого лежить використання системи логічних формул, одержаних за допомогою граф-схем алгоритмів і схем дерева подій, а також інформації про параметри, що характеризують режими роботи системи та особливості технології генерації водню.

Розроблені рекомендації по зниженню рівня ПВН СЗП водню на
основі гідридів ІМС.

У роботі отримані нові науково обґрунтовані результати, які в сукупності забезпечують розвязання науково-практичної задачі по оцінці пожежовибухонебезпеки систем зберігання і подачі водню на основі оборотних гідридів інтерметалідів і її зниженню шляхом регулювання характеристик процесу генерації та використання схемотехнічних рішень.

1. Показано, що пожежовибухонебезпека СЗП водню на основі оборотних гідридів інтерметалідів визначається не тільки фізико-хімічними властивостями водню і гідриду інтерметалічної сполуки, але й характеристиками процесів сорбції-десорбції водню, основними з яких є концентрація водню в гідриді, його температура та тиск у системі.

2. З використанням методу, заснованого на визначенні властивостей неідеальної водневої підсистеми металогідриду та рівноважної з ним молекулярної фази водню, отримані РСТ – діаграми для оборотного гідриду інтерметаліду LaNi₅H_x, що дозволяють встановити взаємозв'язок основних термодинамічних характеристик процесів сорбції-десорбції водню. Показано, що існує критичне значення вмісту водню в гідриді, для якого характерно різке зростання тиску в системі, що спричиняє різке збільшення ПВН СЗП водню.

3. Визначена область існування технологічних параметрів СЗП для різних режимів її експлуатації, у якій виключена можливість виникнення водневого охрупчення елементів системи, що знижує рівень ПВН СЗП водню.

4. Стосовно до аварійних режимів роботи СЗП водню, зокрема, для випадків розгерметизації порожнини газогенератора та неконтрольованої зміни температури в ньому, з використанням методу «нульмірної» балістики отримані математичні моделі, що описують процеси генерації водню, використання яких дозволило одержати оцінки параметрів, характеризуючих рівень ПВН СЗП водню.

5. З використанням методів імітаційного моделювання встановлено, що для зниження швидкості утворення ПВН концентрації водню при експлуатації СЗП на основі оборотного гідриду інтерметаліду LaNi₅H_x, необхідно в рівній мірі забезпечувати збільшення вільного об'єму порожнини газогенератора та зменшувати температуру газогенерації.

6. Розроблено алгоритм оцінки рівня ПВН СЗП водню, в основі якого лежить використання системи логічних формул, одержаних за допомогою граф-схем алгоритмів і схем дерева подій, а також інформації про параметри, що характеризують режими роботи системи та особливості технології генерації водню.

7. Визначено, що ймовірність виникнення ПВН ситуації в СЗП при змішаному режимі роботи на чотири порядки менше, ніж при зберіганні газоподібного водню в балонах високого тиску та на порядок менше, ніж у СЗП на основі гідрореагуючих сполук.

8. Запропоновані схемотехнічні рішення, спрямовані на зниження ймовірності виникнення ПВН ситуації, до числа яких відноситься введення функціональних елементів. Зокрема показано, що введення запобіжників у ланцюг живлення ЕМК, що входять до складу СХП, приводить до зниження ймовірності виникнення ПВН ситуації в декілька разів.

9. Моделі поведінки гідридних систем в аварійних режимах роботи, алгоритм визначення ймовірності виникнення пожежовибухонебезпечної ситуації в СЗП на основі гідридів ІМС, рекомендації зі зниження рівня ПВН СЗП (конструктивні та організаційно-технічні), а також розроблений перелік пожежно-профілактичних заходів впроваджені в навчальному процесі АЦЗУ МНС України і Черкаського інституту пожежної безпеки ім. Героїв Чорнобиля, у відділі гідридних енергоустановок ІПМаш НАН України та ЗАТ НТВ «Котлоенергопром», що дозволило забезпечити необхідний рівень пожежовибухонебезпеки при проектуванні та експлуатації цих систем.

Публікації автора:

1. Кривцова В.И., Абрамов Ю.А., Умеренкова К.Р., Ключка Ю.П. Определение пожаровзрывоопасных технологических параметров систем хранения и подачи водовода на основе обратимых гидридов интерметаллидов // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. АГЗ Украины. –Харьков: Фолио, 2004. – Вып. 16. – С.104 – 115.

2. Кривцова В.И., Абрамов Ю.А., Корниенко Р.В., Ключка Ю.П. Выбор параметров технологических помещений и систем пожарной автоматики при эксплуатации систем хранения и подачи водорода // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. АГЗ Украины. –Харьков: Фолио, 2005. – Вып. 17. – С.83 – 89.

3. Ключка Ю.П., Абрамов Ю.А., Кривцова В.И. Анализ пожаровзрывобезопасности систем хранения и подачи водорода на основе обратимых гидридов интерметаллидов // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. АГЗ Украины. –Харьков: Фолио, 2005. – Вып. 17. – С.66 – 74.

4. Абрамов Ю.А., Кривцова В.И., Левтеров А.А., Ключка Ю.П. Комплексная оценка пожаровзрывоопасных свойств систем хранения и подачи водорода на основе обратимых гидридов интерметаллидов // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. АГЗ Украины. –Харьков: Фолио, 2005. – Вып. 18. – С.9 – 14.

5. Абрамов Ю.А., Кривцова В.И., Левтеров А.А., Ключка Ю.П. Анализ аварийных ситуаций в генераторе водорода на основе обратимых гидридов интерметаллидов // Проблеми надзвичайних ситуацій: Сб. науч. тр. АГЗ Украины. –Харьков: Фолио, 2006. – Вып. 3. – С.26 – 33.

6. Компресорна установка для стиснення водню Абрамов Ю.О., Кривцова В.І., Росоха В.О., Ключка Ю.П. Патент України № 9561, опубл. в Бюл. №10. – 2005 р.

7. Абрамов Ю.А., Кривцова В.И., Ключка Ю.П. Влияние водородного охрупчивания на пожаровзрывобезопасность систем хранения и подачи водорода на основе обратимых гидридов интерметаллидов // Труды II Междунар. науч.-техн. конф. «Шляхи автоматизації, інформатизації та комп’ютеризації діяльності МНС України» – Харьков: АЦЗУ, 2005. – С. 13 – 15.

8. Абрамов Ю.А., Кривцова В.И., Ключка Ю.П., Маринин В.С., Умеренкова К.Р. Определение ПВО технологичесских параметров СХП водорода на основе обратимых гидридов интерметаллидов // Proc. IX International Conference on Hidrogen Materials Science (ICHMS’2005), Sevastopol, Ukraine, Sept. 5 – 11, 2005. C. 1084 – 1087.

9. Абрамов Ю.А., Кривцова В.И., Корниенко Р.В., Ключка Ю.П. Определение пожаровзрывобезопасных технологических параметров хранения водорода в форме обратимых гидридов интерметаллидов // Пожежна безпека та аварійно-рятувальна справа: стан, проблеми, перспективи: Матеріали VII Всеукраїнської науково-практичної конференції рятувальників. – Київ: УкрНДІПБ МНС України, 2005. – С. 288 – 290.

10. Абрамов Ю.А., Кривцова В.И., Ключка Ю.П. Пожаровзрывобезопасность систем хранения и подачи водорода на основе обратимых гидридов интерметаллидов // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация: Сборник тезисов докладов III Междунар. научно-практической конференции / Ред. кол.: Э.Р. Бариев и др. – Мн., 2005. - Т. 2 – С.171 – 173.