Состав для аккумулирования водорода и его изотопов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11)1004258

Ф ъ

Ф;. г (6!) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.10.81 (21) 3354931/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

С 01 В 6/02

Гооударотееиимй комитет

СССР

Опубликовано 15.03.83. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 25.03.83 (53) УДК 661.961..62 (088.8) по делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

--с.а. юыа и В: В. Бурнашева

В Е(,ЯО

Ф 4а. чар.1» „

Институт новых химических проблем. : АН СССР"

1 (71) Заявитель (54) СОСТАВ ДЛЯ А ККУМУЛИРОВА НИЯ ВОДОРОДА

И EIO ИЗОТОПОВ

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к процессам обратимого поглощения водорода металлами.

Известен состав для аккумулирования водорода, состоящий из 17% сплава (сплав содержит 43% церия, 28% лантана, 1% самария, 28% алюминия), смешанного с 25% гидрида циркония или титана, с 42% тория и 15% никеля. Смесь прессуют под давлением 1600 кг/см, спекают 1 ч при

900 С, разбивают на кусочки 3 мм и активируют нагреванием до 700 С в атмосфере чистых инертных газов (1).

Недостатком известного состава является то, что он содержит много компонентов, требует специальной техники и больших энергетических затрат для приготовления.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является состав для аккумулирования водорода, включающий интерметаллиды титан-железо-TiFe или лантан-никель

1.аМ - (2).

Этот состав характеризуется недостаточно высокой емкостью его по водороду, не превышающая 2 вес. %.

Цель изобретения — повышение емкости состава для аккумулирования водорода.

Поставленная цель достигается тем, что состав для аккумулирования водорода и его изотопов, включающий интерметаллическое соединение, дополнительно содержит металл, выбранный из группы: скандий, иттрий, титан, цирконий, в сплаве с интерметаллидом, выбранным из группы: скандий-железо - ScFe, иттрий-железо YFe2, титан-железо - TiFe, цирконий-ванадий - ZrV2, взятые при следующем соотношении компонентов вес. %:

Интер металл ид 5 — 40

Металл Остальное

Данный состав позволяет повысить емкость по водороду в 1,5 — 2 раза.

Состав готовят дуговой плавкой шихты металлов Sc, Y, Ti или Zr u Fe или V, рассчитанной таким образом, чтобы в получающемся сплаве содержался металл и соответствующее интерметаллическое соединение: Sc Fe2, YFe2, TiFe или ZrVg. Плавку металлов с чистотой не ниже 99,9% ведут под давлением очищенного аргона -2 атм.

Присутствие в сплаве интерметаллических.1004258

15

Зо

40

50

ВНИИПИ Заказ 1775/24 Тираж 469 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 соединений подтверждено данными рентгенофазового анализа. Сплавы механическим способом очищают от окалины и используют в виде королька, стружки или порошка с размером частиц 50 — 500 мк. Данный состав может быть использован и для очистки инертных газов от примесей водорода и

его изотопов.

Процесс очистки ведут выдерживанием смеси инертного газа с (50% об. водорода под давлением 1 — 40 атм при 20 †9 С в течение 20 — 60 мин. В процессе очистки происходит гидрирование интерметаллидов до составов ScFe H„, YFe H«, TiFeH и

ZrV>Ha e и образование гидридов металлов максимально возможного состава. Температура процесса очистки не превышает 900 С, так как выше этой температуры происходит разложение образующихся гидридов металлов (например, температура разложения ScH 1080 С) .

Пример 1. Сплавлением 0,91 г скандия с 0,09 г железа. получают 1 г сплава, содержащего 87 вес. % скандия и 13 вес. %

ScFe . Этот сплав в виде королька помещают в автоклав-реактор периодического действия, образец откачивают в течение 1 ч при 300 С. При этой же температуре автоклав заполняют смесью газов, состоящей из

95 об. % гелия и 5 об. % водорода до давления 10 атм, выдерживают 20 мин и отбирают пробу на хроматографический и массспектральный анализы. По данным этих анализов чистота гелия составляет 99,99%. Максимальное содержание водорода в используемом сплаве 3,7 вес. %, водород выделяется при температуре о 1000 С. Чистота выделенного водорода 99,999%.

Пример 2. Сплавлением 0,85 r скандия с 0,15 г железа готовят сплав, содержащий

80 вес. % скандия и 20 вес. % ЯсГе, над порошком которого, аналогично примеру 1, выдерживают смесь 96 об. % гелия и 4 об.% водорода в течение 30 мин при 20 С под давлением 5 атм. Чистота гелия после выдерживания над порошком сплава составляет 99,99%. Максимальное содержание водорода в сплаве 3,6 вес.%.

Пример 8. Сплавлением 0,95 г скандия с 0,05 r железа готовят сплав, содержащий

93 вес. % скандия и 7 вес.% $сГеа, над стружкой которого, аналогично примеру 1, выдерживают смесь 95 об. % аргона и 5 об. Ь водорода в течение 30 мин при 600 С под давлением 2 атм, Чистота аргона после выдерживания над стружкой сплава составляет 99,99%. Максимальное содержание водорода в сплаве 3,9 вес.%.

Пример 4. Сплавлением 0 95 г иттрия с 0,05 г железа готовят сплав, содержащий

90 вес.% иттрия и 10 вес. % YFe, над порошком которого, аналогично примеру 1, выдерживают смесь 99,5 об. % гелия и

0,5 об.% водорода в течение 30 мин при

400 С под давлением 40 атм. Чистота гелия после выдерживания над порошком сплава составляет 99,99%. Максимальное содержание водорода в сплаве — 2,1 вес. %.

Пример 5. Сплавлением 0,96 г скандия с

0,04 r железа готовят сплав, содержащий

95 вес.% скандия и 5 вес. % $сРеа, над стружкой которого, аналогично примеру 1, выдерживают смесь 99 об. % гелия и 1 об. водорода в течение 20 мин при 900 С под давлением 1 атм. Чистота гелия после выдерживания над стружкой сплава составляет 99,99%. Максимальное содержание водорода в сплаве 4,1 вес.%.

Пример б. Сплавлением 0,78 г циркония с 0,22 г ванадия готовят сплав, содержащий 60 вес. % циркония и 40 вес. % ZrV>, над корольком которого, аналогично примеру 1, выдерживают смесь 50 об.% аргона и 50 об, % водорода в течение 10 мин при

200 С под давлением 30 атм. Чистота аргона после выдерживания над корольком сплава составляет 99,99%. Максимальное содержание водорода в сплаве 2,1 вес.%.

Пример 7. Сплавлением 0,84 г титана с

0,16 г железа готовят сплав, содержащий

?О вес.% титана и 30 вес.% TiFe, над корольком которого, аналогично примеру 1, выдерживают смесь 95 об. % гелия и 5 об. % дейтерия в течение 20 мин при 350 С под давлением 5 атм. Чистота гелия после выдерживания над корольком сплава составляет 99,99%, Максимальное содержание дейтерия в сплаве 3,4 вес. %.

Внедрение данного изобретения в промышленность может дать значительный экономический эффект, ввиду, увеличения емкости состава для аккумулирования водорода в 1,5 — 2 раза.

Формула изобретения

Состав для аккумулирования водорода и его изотопов, включающий интерметаллическое соединение, отличающийся тем, что с целью повышения его емкости по целевым продуктам, он дополнительно содержит металл, выбранный из группы: скандий, иттрий, титан, цирконий, в сплаве с интерметаллидом, выбранным из группы: скандий-железо

Вслед, иттрий-железоУГеа, титан-железо TiFe, цирконий-ванадий ZrV>, взятые при следующем соотношении компонентов, вес. %, Интерметаллическое соединение 5 — 40

Металл Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ПНР № 88370, кл. В 01 D 53/02, опублик. 1977.

2. Японская заявка № 51-115295, кл. С 01 В 1/00, опублик. 1976 (прототип).