Hydrogen injector based on penning discharge with metal hydride cathode

Abstract

The paper presents the results of the investigation of a neutral-hydrogen pulse injector based on Penning discharge with a metal hydride hollow cathode. The source of chemically pure hydrogen is a getter alloy Zr₅₀V₅₀ made in the form of a hollow cathode. The main release of hydrogen into the gas phase occurs under the influence of discharge current (about 20 A) in a short period of time (several hundred microseconds), during the operation in the high-current discharge regime. It is shown, that the propagation velocity of the gas front depends on the discharge current and is determined by the hydrogen temperature. The maximum velocity of gas front propagation is obtained at the level of 5·10⁵ cm/s. The amount of hydrogen desorbed per 400-μc pulse isabout 1.5·10⁻³ cm³ under normal conditions and the energy is expended on the level of 0.34 J.

Представлено результати роботи імпульсного інжектора нейтрального водню на основі розряду Пенінга з металогідридним порожнистим катодом. Джерелом хімічно чистого водню є гетерний сплав Zr₅₀V₅₀, який виготовлено у вигляді порожнистого катода. Основне виділення водню в газову фазу відбувається під впливом розрядного струму (близько 20 А) за короткий проміжок часу, близько декількох сотень мікросекунд, протягом роботи потужнострумового режиму розряду. Показано, що швидкість поширення газового фронту залежить від розрядного струму і визначається температурою водню. Максимальне значення швидкості поширення газового фронту отримано на рівні 5·10⁵ см/с при кількості водню, що десорбується за імпульс тривалістю 400 мкс близько 1,5·10⁻³ см³ при нормальних умовах і витраченій енергії 0,34 Дж.

Представлены результаты работы импульсного инжектора нейтрального водорода на основе разряда Пеннинга с металлогидридным полым катодом. Источником химически чистого водорода служит гетерный сплав Zr₅₀V₅₀, изготовленный в виде полого катода. Основное выделение водорода в газовую фазу происходит под воздействием разрядного тока (порядка 20 А) за короткий промежуток времени, порядка нескольких сотен микросекунд, в течение работы сильноточного режима разряда. Показано, что скорость распространения газового фронта зависит от разрядного тока и определяется температурой поверхности металлогидридного катода. Максимальное значение скорости распространения газового фронта получено на уровне 5·10⁵ см/с при количестве водорода, десорбированного за импульс длительностью 400 мкс порядка 1,5·10⁻³ см³ при нормальных условиях и затраченной энергии 0.34 Дж.