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Passive electrochemical hydrogen recombiner for hydrogen safety systems:prospects

Nuclear Science and Techniques 2023年第6期34卷 215-224页

作者： A.V.Avdeenkov d.g.Bessarabov d.g.zaryugin All Russian Research Institute for Nuclear Power Plants Operation JSC 25 Ferganskaya Str.MoscowRussia109507 HySA Center Faculty of EngineeringNorth-West UniversityPotchefstroom2520South Africa State Atomic Energy Corporation Rosatom 24 Bolshaya Ordynka Str.MoscowRussia119017

This paper presents the concept of a passive electrochemical hydrogen recombiner(PEHR).The reaction energy of the recombination of hydrogen and oxygen is used as a source of electrical energy according to the operating principle for hydrogen fuel cells to establish forced circulation of the hydrogen mixture as an alternative to natural circulation(as is not utilized in conventional passive autocatalytic hydrogen recombiners currently used in nuclear power plants(NPPs)).The proposed concept of applying the physical operation principles of a PEHR based on a fuel cell simultaneously increases both productivity in terms of recombined hydrogen and the concentration threshold of flameless operation(the‘ignition’limit).Thus,it is possible to reliably ensure the hydrogen explosion safety of NPPs under all conditions,including beyond-design accidents.An experimental setup was assembled to test a laboratory sample of a membrane electrode assembly(MEA)at various hydrogen concentrations near the catalytic surfaces of the electrodes,and the corresponding current–voltage characteristics were recorded.The simplest MEA based on the Advent P1100W PBI membrane demonstrated stable performance(delivery of electrical power)over a wide range of hydrogen concentrations.

关键词： Recombiner Catalytic ignition Hydrogen explosion safety Hydrogen fuel cell Membrane electrode assembly

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