CC BY
76
Abstract
Recently it has been preferred packaging of corrugated cardboard and cardboard. Although the material of the packing will be made depending on the product that will be in it, and its characteristics. Nowadays the most common packaging material is cardboard. Notable among different types of this material is corrugatedpaperboardprofile (corrugated cardboard).
Modern printed packaging products are made from various grades ofpaper and paperboard. Great demand today is cardboard and corrugated packaging quality, primarily because consumers pay attention to the type of packaging.
To ensure proper packaging of products, it is necessary to analyze the materials and the type of required packaging products and manufacturing quality control stages. Such quality control can eliminate potential problems in the manufacturing process with minimal losses.
After considering the method of manufacturing of corrugated cardboard in this paper was built a block diagram of the process of manufacturing three-layer corrugated board and developed an algorithm for the process of manufacturing of corrugated cardboard packaging. Proper tracking of each stage of the manufacturing process allows us to determine what quality may suffer in the future, and to find the optimum how to fix this.
Keywords: corrugated cardboard, packaging, quality control
-□ □-
Чистий водень широко використовуеться в аналтичному, екологiчному приладобудуванни Водень е необхiдног складовою для робо-ти, полум'яно-ютзацшних детекторiв i газоаналiзаторiв, хромотографiв. В публжаци роз-глядаються принципи побудови генераторiв чистого водню з застосуванням твердого полiмерного електролту. Електролгзери з твердим полмерним електролтом - це нове поколшня обладнання для проведення електрохмчного процесу
Ключовi слова: приладобудування, хроматограф, полум'яно-шниацшний детектор, водень,
газоаналгзатор, генератор, електролгзер
□-□
Чистый водород широко используется в аналитическом, экологическом приборостроении. Водород является необходимой составляющей. В публикации рассматриваются принципы построения генераторов чистого водорода с применением твердого полимерного электролита. Электролизеры с твердым полимерным электролитом - это новое поколение оборудования для проведения электрохимического процесса
Ключевые слова: приборостроение, хроматограф, пламенно-ионизационный детектор, водород, газоанализатор, генератор, электролизер -□ □-
УДК 543.271.3
ГЕНЕРАТОР ЧИСТОГО ВОДНЮ ДЛЯ ПОЛУМЯНО-1ОН1ЗАЦ1ЙНИХ ГАЗОАНАЛ1ЗАТОР1В
В. П. Прим^ський
Кандидат техычних наук, старший науковий ствроб^ник, доцент* Контактний тел.: 044-521-64-04, 050-352-82-11 E-mail: [email protected] А. В. Жужа Астрантка Контактний тел.: 099-144-44-16 E-mail : [email protected] *Кафедра наукових, анал^ичних, еколопчних приладiв i систем Нацюнальний техшчний ушверситет УкраТни «КиТвський пол^ехшчний шститут» пр. Перемоги, 37, м. КиТв, УкраТна, 03056
1. Вступ
Водень, як техшчний продукт широко застосовуеться в наущ, техншД та в багатьох шших га-лузях промислового виробництва. Водень потрiбний при синтезi мшеральних добрив, ядернш енергетищ та ракетних двигунах [1, 2].
Широко застосовуеться водень i в вимiрювальнiй техшщ для живлення полум'яно-юшзацшних газоаналiзаторiв (П1Д-метод газового аналiзу), хроматографiв та шших аналиичних приладiв, з допо-могою яких визначаються концентрацп вуглеводшв у викидах автотранспортних засобiв ^жнародш Прави-
;с В. П. Прпмк
ла 6ЕК ООН i нормативи бвро) лггаюв ( Норми 1КАО), морських i р1чних теплоход1в (Норми MARPOL). Р1зноман1тн1 аналиичш лабораторп оснащеш цими приладами, ix також широко застосовують санггарш та еколопчт шспекцц. Найчастше для цих щлей вико-ристовують водень в балонах тд тиском або воднево-лужш генератори водню, застосування яких створюе вибухонебезпечну обстановку на робочих м1сцях та трудношД в автоматизацп вим1рювального процесу, потребуе жорстких правил експлуатацп балотв, 1х безпечного транспортування i збер1гання. Актуальним питанням на сьогодш е пошук надшного генератору водню.
2. Мета
Джерело водню (генератор) повинно забезпечувати високу чистоту водню надшшсть в роботГ мати неве-лику вагу та габарити, спрощене керування та експлу-атацiю, можливiсть швидкого переходу в робочий стан i головне - гарантувати безпеку персоналу.
3. Аналiз електролiзерiв за схемою та принципом роботи
Електрол1зери з твердим полМерним електролтом
Таким вимогам вГдповщае генератор водню по-будований на принцип електрохiмiчного роз-кладу води з застосуванням твердого полiмерного електролГту (iонообмiнною полiмерною мембраною). Електролiзери з твердим полiмерним електролiтом (ТПЕ) це нове поколшня обладнання для проведення електрохiмiчного процесу, яке прийшло на змiну во-днево - лужним електролiзерам [3, 4].
Електролiзери з ТПЕ вiдрiзняються в1д традицшних воднево - лужних , низькими енерговитратами (для 4,3 - 4,5 квт. год. на 1 м3 водню), меншими габаритами, високою чистотою водню. При електролiзi з ТПЕ в якостГ початкового реагента використовуеться деюшзована вода, що забезпечуе високу ресурстшсть та простоту експлуатацп. Електрофiзичнi характеристики полiмерних матерiалiв, дають можливГсть при виконаннi визначених умов, застосовувати !х в електролiзному процесi в якостГ твердого полiмерного електролiту. Ц полiмернi мембрани повиннГ мати таю характеристики :
- високу мехатчну стшюсть;
- еластичнiсть;
- низьку газову проникливГсть;
- низький отр;
- хГмГчну та електричну стабшьшсть;
- подовжений ресурс роботи при щГльностях струму бiльше 1 А/см2;
- 100% катюнну провГдшсть.
В цьому проектi для одержання водню передбачаеться використовувати мембрану, синте-зовану на основГ високополiмерних смол, до складу яких входять фтороват сульфокислоти. По ряду властивостей така мембрана близька до тефлону, а при набухант в водГ вона еквГвалентна 10 % сГрчистГй кислот! Набухла у водГ мембрана стае проникною для гГдротированих ГонГв водню.
ОсобливГстю електролГзерГв з ТПЕ, е те, що в них мГж електродами (колекторами) в якостГ електролГту використовуеться мембрана товщиною всього 0,2 мм на сторонах яко! нанесенГ високодисперснГ електрокаталГзатори (ЕК) катодного Г анодного процесГв. ЕлектрокаталГзатори контактують з тонкими колекторами струму, виготовленими з пористого титану. Така цГльно упакована конструкцГя е одне цГле Г називаеться мембранно - електродним блоком (МЕБ), який Г являеться основним елементом електролГзно! чарунки.
В якостГ початкового реагента в електролГзерах з ТПЕ використовуеться деюшзована вода, яка подаеть-ся в анодну камеру електролГзера. ДалГ вода проходить
через пори колектора струму Г попадае на анодний ЕК, де проходить реакцГя :
Н2 О-2е -*2Н+ + й О2
(1)
де е - заряд електрона Гони водню Н+ переносяться через ТПЕ на катодний ЕК пГд впливом електричного поля мГжелектродного потенщалу, але Гони водню п-дратованГ Г перемщуються до катоду разом з молекулою водГ в виглядГ Гону гГдроксонГя Н3О+. На катодному ЕК протжае реакцГя
2Н3О+ +2е -*Н2 + 2Н2О.
(2)
Утворений водень через пори колектора струму виходить в катодну камеру електролГзера. Таким чином кисень утворюеться на однш сторон мембрани, а водень - на другш схематично процес, який протжае на межГ системи: мембрана - електрод, приведено на рис.1
Рис. 1. Схема процесу мембрана-катод
Висока мехашчна стшюсть та низька газопрони-кливГсть ТПЕ разом з каталГтичними якостями елек-тродГв забезпечуе повне подавлення взаемно! дифузп отриманих газоподГбних продуктГв (Н2 Г О2), безпеку роботи електролГзера. СлГд нагадати, що в водно-луж-них електролГзерах розподГльча дГафрагма мГж катод-ною Г анодною камерами виконана Гз матерГалу, який мае високу газопроникливГсть, що Г е джерелом шдви-щено! вибухонебезпечностГ цих електролГзерГв [5-6].
4. Формування щлей та задач
Загалом можна вгдмГгити таю основш переваги електролГзерГв ТПЕ :
— високу стутнь розвиненостГ поверхнГ електро-каталГзаторГв ;
— малу вщстань мГж електродами 0,1...0,2 мм;
— низький опГр електролГту » 10-20 ом/см;
— вгдсуттсть додатково! сепарацп газГв;
— низью омГчнГ втрати мГж електродами;
— високу енергетичну ефектившсть, що дозволяе вести процес при щГльностях струму 1-2 А/см2 (в во-дно-лужних - ця цифра становить 0,2 - 0,3 А /см2);
— питомГ затрати становлять 4,3 - 4,5 квт год. на виробництво 1 м3 водню (в водно -лужних - 5,6 квт. год. на 1 м3 водню) ;
— можливГсть одержати водень на виходГ пГд тиском безпосередньо, без додаткових енергетичних затрат;
— вГдносно малГ габарити Г маса в перерахуванш на об'ем генерованого Н2.
Щ Г ряд Гнших переваг дозволяють застосовувати електролГзш системи з твердополГмерним електролГтом як в областГ промислового виробництва й енергетики , так Г в рядГ Гнших областей.
ЦГллю дано! статтГ е задача знайти генератор водню, який би мав переваги в автоматичнш стабШзацп масо-вого видатку та тиску водню,високий ступГнь чистоти водню та безпечну роботу.
Для виршення ще! мети, розглянемо функцюналь-ну схему Г принципи побудови генератора водню.
Функцюнальна схема подана на рис.2 [7-8].
Одержання водню вГдбуваеться в такий спосГб. Вода з емкостГ С через клапан YА Г деютзатор D надходить на електролГзний модуль SPE, у якому вГдбуваеться розкладання води на водень Г кисень за реакцГями, яю описан вище. Кисень, що утворився на анодГ, захоплюючи воду, надходить знову в емюсть С, далГ в атмосферу. Водень, що утворився на катодГ, за-хоплюючи воду, пройшовши через сепаратор катодних продуктГв SC, де вГдбуваеться вгддГлення краплинно! вологи, термовисусувач HD, де вГдбуваеться попередня осушка вологого водню, Г через пристрш очищення SD, де вГдбуваеться фГнГшна глибока осушка й очищення вГд мГкродомГшок, надходить на вихГд до споживача.
Рис. 2. Функцюнальна схема генератора водню: S - емжсть для води , що живить; YА - електромагжтний клапан; D - деютзатор; SPS - електролiзний модуль; HD - сепаратор катодний; LS - датчик рiвня; HD - термоосувач; SD -сорбцюний осушувач; PS - датчик тиску; FS датчик витрати; СС - регулятор струму; RU - блок керування; DI - дисплей
Електричне живлення електролГзного модуля SPE здшснюеться регулятором струму СС. На диспле! D вГдображаеться шформацГя про тиск, витрат та сервГсна ГнформацГя. Керуе Г контролюе роботу генератора пристрш керування YA.
Як вГдзначалося вище, з анода на катод разом з Гонами водню переноситься вода, що згодом накопичуеться в сепараторГ SC. Коли вона досягне визначеного рГвня, спрацьовуе датчик рГвня LS Г через пристрш керування клапан YA перекривае по-
дачу води , що живить анод. З цього моменту жив-лення модуля SPE водою вГдбуваеться за рахунок води , що знаходиться в катодному сепараторГ, тоб-то повинен бути здГйснений обернений потГк води з катода на анод. Цей потГк обумовлений рГзницею концентрацГй води в катоднГй Г аноднГй зонах. Очевидно, умовою нормального ведення електролГзного процесу в цьому випадку е постачання води з катода на анод у такГй кГлькостГ , щоб компенсувати витрати води на виробництво кисню Г водню Г компенсува-ти потГк води, який виноситься з анода Гонами Н+ . У противному випадку вгдбудеться ефект "сушки " мембрани, пщвищення !! опору, попршення электро - фГзичних характеристик, аж до припинення проце-су електролГзу. Отже мембрана повинна мати високу дифузГйну спроможнГсть для води. За умови рГвностГ прямого й оберненого потокГв води можна розраху-вати теоретичну щГльнГсть потоку, при якому поч-неться висушування мембрани. I! розмГр для рГзних титв мембран коливаеться в межах 1,2...1.5 А/см2. У якостГ робочих щГльностей потоку в електролГзних модулях Гз катодною й анодною подачею води варто вважати значення 0,5...0,7 А/см2.
Для ведення електролГзу потрГбна дуже чиста вода, тому що Гони важких металгв , що знаходяться у водГ, в процесГ електролГзу, створюючи малорозчиннГ з'еднання й накопичуючись у тГлГ мембрани Г на !! поверхнГ можуть призводити до появи в нГй мГкророзривГв, блокування обмГнних груп у мембранГ, закупорцГ пГр електродГв. Це призводить до зниження виходу по струму, збГльшення на-пруги на електролГзному модулГ й утруднення при вГдводГ газових продуктГв Гз зони !х утворення. Таким чином, для довгостроково! роботи твердо полГмерного электролГзера без погГршення його технГчних характеристик необхГдна очищена вГд ГонГв вода - деГонГзована . КрГм того всГ трубо-проводи Г деталГ пристро!в, що стикаються з водою повиннГ виконуватися з чисто! пластмаси або з корозГйностГйких металГв, наприклад, титану. Для додаткового очищення води в схемГ генератора встановлений деютзатор D.
ЕлектролГзний модуль SPE являе собою сущльну конструкцГю з чотирьох чарунок, електрично послГдовно сполучених мГж собою. Виходи газових продуктГв кожно! чарунки сполученГ паралельно. ПродуктивнГсть модуля визначаеться законом Фара-дея Г залежить в1д кшькоси чарунок, розмГрГв !хньо! робочо! плошД й обрано! щГльностГ струму.
Регулювання Г стабШзацгя встановлених розмГрГв витрати Г тиску водню здГйснюеться автоматичним регулятором струму за допомогою датчиюв витрати FS Г датчика тиску PS.
Безпека забезпечуеться, по-перше, тим, що, як указувалося вище, водень Г кисень фГзично роздГленГ мГж собою , по-друге, водень виробляеться тГльки тодГ, коли вГн споживаеться - тобто вГн нГде не накопичу-еться, у третГх, дуже малими обсягами елементГв Г пристро!в, установлених по тракту водню, у четвер-тих , здшсненням постшного контролю за вгдпливом водню Г його тиском Г подачею попереджувального Г блокуючого сигналГв. Сигнал вгдпливу утворюеться порГвнянням розмГрГв витрати вироблюваного (його точне значення визначаеться за законом Фарадея ) Г вимГряного на виходГ генератора. У випадку розбГжнос-тГ цих розмГрГв робота генератора водню припиняеться автоматично.
Обсяг емкост для утримання води, що живить, розрахований на 30 - добовий режим безупинно! робо-ти без доливання води.
На основi твердополiмерних елекролiзерiв i по розглянутш функцiональнiй схемi налогодже-но випуск промислових генераторiв водню. Генератор водню укра!нського виробництва «Градиент» (www.analytica.com.ua) мае таю техшчт характеристик генератора водню наступш табл. 1.
Генератор чистого сухого водню 'Tрадiент" при-значений для газового живлення, газоаналiзаторiв та iнших аналiтичних приладiв. Водень в генераторi вихо-дить шляхом розкладання бидистиллированной води на твердому електролт з подальшою (каталггичний реактор i композицiя сорбентiв) очищенням i осушен-ням газу.
Таблиця 1
Техшчж характеристики
Заправка генератора проводиться бiдистилiрова-ною водою (з баку об'емом 1 л отримують 1000 л водню) i допускае долiвку води в процес роботи. Обслугову-вання генератора полягае в регенерацп патроноподiб-них осушувачiв, яка виконуеться шляхом !х прогрiву при температурi близько 200 ° С без продувки протя-гом 6 - 8 ч. Перюдичтсть обслуговування - 500 год при максимальних навантаженнях. Генератор допускае щлодобову роботу з дозаправкою водою «на ходу». Без-печний, встановлюеться в звичайних лабораторних i виробничих примщеннях.
4. Висновки
Генератор водню побудований на принцип електрохiмiчного розкладу води з застосуванням твердого полiмерного електролiту (iонообмiнною полiмерною мембраною) мае наступнi переваги :
• автоматичну стабШзащю масового видатку водню;
• автоматичну стабШзащю тиску водню;
• високий стутнь чистоти водню;
• безпеку роботи;
• ушфжащю функцiональних вузлiв та конструк-тивних рiшень.
Такi технiчнi пщходи - основа повно! серп генератор iв водню ультрависоко! чистоти рГзно! продуктивностГ, як для аналiтичного приладобудування, так шших сфер застосування.
Чистота виробляеться водню (по сухому газу), % 99,9999
Обводнешсть водню, не бшьше, ppm 10
Вихщний тиск водню, атм 6
Продуктившсть за воднем, л / год 12
Марка виробляеться водню "А"
Габарити, не бшьше, мм 185x360x480
Маса, не бшьше, кг 15 -
Потужшсть, споживана вщ мереж^ не бшьше ВА 250
Електроживлення, В / Гц 220/50
Контроль обводнення +
Лiтература
1. Колачев, Б. А. Сплавы-накопители водорода: справ./ Б. А. Колачев, Р. Е. Шалин, А. А. Ильин М : Металлургия, 1995.
2. Антропов, Л. И. Теоретическая электрохимия / Л. И. Антропов : Высшая школа, 1975.
3. Водородородные свойства. Получение. Справочник. М : Химия, 1989.
4. Primiskyy V. F. Hydrogen Materials Science and Chemistry of Metal Hydrides, ICHMS 7th Int. Confer. " Abstract of pure hydrogen generatora ". Alushta-Crimea-Ukraine, 2001, 16 - 22. 09.
5. Primiskiy V. F., Kossonovich F. U. , Cuknova L. А. , kopulova L. I. Hydrogen generator applaing in the gas analysis instrument [primenenenie generator vodoroda v gasoanaliticheskom priborostroenii]. Trudu Megdunarodnoj NTK "Vodorodnoe materialovedenie i chimiya yglevodorodnuh anomaterialov"(Proc.Int.Scient.Technol. Conf. "Hydrogen materials and hydrocarbon^ nanomaterials chemie").Sudak,Crimia, 2003. pp.1094.
6. Primiskyy V.F., Cukanova LA. Sources of the pure hydrogen[istochniki chistogo vodoroda].Trudy naychno-technicheskoj confer-encii KPI "Pruladobydyvannya: stan Iperspectuvu" (Proc. Scient.Techn.Confer. "Instrument Making: satus and prospects"). Kiev, 2002.
7. Патент 62545 А Украши, МПК G01N. Пристрш для здобуття водню[Текст]/ Примюький В.П. , Шаталов М.Г. , Коссонов1ч Ф.Ю. , Цуканова Л. А. (Украша). - Бюл. №12, 2003
8. Патент 62544 А Украши, МПК G01N. Автоматична система виробництва чистого водню [Текст] / Примюький В.П., Шаталов М. Г., Коссонов1ч Ф. Ю., Цуканова Л. А.(Украша). - Бюл. №12, 2003
9. Патент 70050 А Украши, МПК G01N. Система генерування чистого водню [Текст] / Примюький В. П., Шаталов М. Г., Кос-сонов1ч Ф. Ю., Цуканова Л. А.(Укра'ша). - опубл. 15. 09. 04, Бюл. №9
Abstract
Pure hydrogen is widely used in analytical and environmental instrument making. Hydrogen is a necessary component for operation of the flame-ionization detectors and gas analyzers, and chromatographs. The article concerns the principles of construction of the pure hydrogen generators using the solid polymer electrolyte. The electrolyzers with a solid polymer electrolyte represent a new generation of equipment for the electrochemical process. The electrolysis module is a solid construction of four meshes; the electrolyte is represented by the membrane with thickness of 0.2 mm, the sides of which are covered with the fine-grained electrocatalysts of
cathodic and anodic processes. The efficiency of the module is determined by the law of Faraday and depends on the number of meshes, size of their active area and the chosen current density. The regulation and stabilization of the fixed sizes of flow and the pressure of hydrogen are realized by the automatic regulator of current by means of flow sensors and pressure sensors
Keywords: instrument making, chromatograph, flame-ionization detector, hydrogen, gas analyzer, generator, electrolyzer
-□ □-
Дослджено вплив низькотемпера-турного выпалу вихгдних монокристалiв 1^е на фотоелектричн властивостi гетеропереходiвn-InSe-p-InSe.Знайдено, що максимальне полтшення фотоелек-тричних параметрiв гетеропереходiв п-1^е-р-1^е спостер^аеться при температурах вгдпалу 150 - 200оС. Шдвищення якостi монокристалiчних зраз^в тсля вгдпалу тдтверджуеться мультиплеттстью спектрiв ЯКР, як в(дображають упорядкування в системi полтШг шаруватог структури 1^е
Ключовi слова: шаруватi натвпров^ники, гетеропереходи, вгдпал кристалiв, спектри ЯКР, структурш
дефекти, фотоелектричн властивостi
□-□
Исследовано влияние низкотемпературного отжига исходных монокристаллов 1^е на фотоэлектрические свойства гетеропереходов п-1^е-р-1^е. Найдено, что максимальное улучшение фотоэлектрических параметров гетеропереходов п-1^ер-1^е наблюдается при температурах отжига 150 - 200оС. Повышение качества монокристаллических образцов после отжига подтверждается мульти-плетностью спектров ЯКР, которые отражают упорядочение в системе политипов слоистой структуры 1^е
Ключевые слова: слоистые полупроводники, гетеропереходы, отжиг кристаллов, спектры ЯКР, структурные дефекты, фотоэлектрические свойства
-□ □-
УДК 621.315.592:539.143.43
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА ГЕТЕРОПЕРЕХОДОВ НА ОСНОВЕ INSE И ЯДЕРНЫЙ КВАДРУПОЛЬНЫЙ РЕЗОНАНС В ИСХОДНЫХ
МАТЕРИАЛАХ
В. А. Хан дожко
Аспирант
Кафедра радиотехники и информационной безопасности
Физический факультет Черновицкий национальный университет им. Юрия Федьковича ул. Коцюбинского, 2, г. Черновцы, 58012 Контактный тел.: (03722) 4-24-36 E-mail: [email protected] З. Р. Кудринский Аспирант*
Контактный тел.: (0372) -52-51-55 E-mail: [email protected] З. Д. Ко вал ю к
Доктор физико-математических наук, профессор Руководитель Черновицкого отделения Института проблем материаловедения им. И.Н.Францевича НАН Украины* Контактный тел.: (0372) -52-51-55 E-mail: [email protected] *Институт проблем материаловедения им. И.Н.Францевича НАН Украины Черновицкое отделение ул. Ирины Вильде, 5, г. Черновцы, Украина, 58001
1. Введение
В современных оптоэлектронных приборах значительную роль играют выпрямляющие структуры с гетеропереходами (ГП). Развитие данного направления электроники требует расширения класса используемых материалов. Как показывают исследования [1-4], слоистые кристаллы группы АШВУ1, типичным представителем которых является моноселенид индия (InSe), являются перспективными материалами современной оптоэлектроники. Во-первых, слабая
ван-дер-ваальсовая связь между слоями данных полупроводников позволяет достаточно легко получать пластины этих соединений любой, вплоть до микронной, толщины с практически идеальной зеркальной поверхностью. Они не нуждаются в дополнительной обработке, и потому с практической точки зрения являются удобными для изготовления ГП. Во-вторых, поверхность этих кристаллов имеет низкую концентрацию дефектов, высокую степень инертности. А главное, что «атомная» гладкость сколотой поверхности позволяет использовать ме-
|с В. А. Хандожко. З. Р. ВудринскиП. З. Д. ВКокалюк. 20X3
