Состав для аккумулирования водорода

 

СОСТАВ ДЛЯ АККУМУЛИРОВАНИЯ ВОДОРОДА на основе магния и никеля, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости поглощения водорода, он дополнительно содержит медь при следующем соотнощении исходных компонентов , мае. %: Никель49,0-51,8 Медь3,0-6,0 МагнийОстальное

сОюз сОВетсних соэвлистичксних

Республик (21) 3635778/23- î (22) 18.08.83 (46) 15.01.85. Бюл. № 2 (72) К. Н. Семененко, В. Н. Вербецкий, С. И. Кулиев, Т. X. Курбанов и А. А. Гассанзаде (71) МГУ им. М. В. Ломоносова и Институт неорганической и физической химии

АН АЗССР. (53) 661.961.3 (088.8) (56) 1. «Res Repts. Nagaoka Techn. Coll», 1980, ч. 16, № 3, р. 57 — 63.

2. «Hydrogen Energy», 1979, v. 4, № 6, р. 541 — 557.

3. «Jnorg. Chem», 1968, v. 7, № 11, р. 2254 †22 (прототип).

„SU„. 1134538 A

4 51 С 01 В 3/08// С 01 В 6/02 (54) (57) СОСТАВ ДЛЯ АККУМУЛИРОВАНИЯ ВОДОРОДА на основе магния и никеля, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости поглощения водорода, он дополнительно содержит медь при следующем соотношении исходных компонентов, мас. %:

Никель

Медь

Магний

1134538

5 !

С

25 зо

«3

Изобретение относится к процессам аккумулирования водорода контактированием с твердыми интерметаллическими соединениями и может применяться в химической технологии, металлургии и автомобильной промышленности.

Известен состав для аккумулирования водорода, содержащий TiNiNop где М =

= Cr, Мп, Fe или Сц.

Добавка меди не влияет на скорость поглощения водорода, но снижает содержание водорода в гидридной фазе; добавки Fe или Мп снижают скорость поглощения Н по сравнению с TiNi (1).

Известен также состав для аккумулирования водорода, содержащий LaNi с небольшими добавками третьего компонента (AL Сц или Fe), имеющий общую формулу

1.зХЬ-х Мх где Х вЂ” 0,1. Введение добавк . меди приводит к снижению сорбционной емкости по водороду и увеличению времени цикла сорбция — десорбция (2) .

Однако введение добавок меди как в случае TiNi сплава, как и в случае LaNiz не приводит к повышению сорбционной емкости аккумулятора по водороду, а наоборот ведет к некоторому ее снижению по сравнению с интерметаллидами TiNi и LaNiq. Эти свойства тройных сплавов не позволяют их широко применять для аккумулирования водорода.

Наиболее близким к предлагаемому является состав для аккумулирования водорода, включающий Mg u Ni и имеющий общую формулу Mg Ni (3). .Недостатком известного сплава является невысокая сорбционная емкость (3,6 мас. P/p

Н ), a также скорость поглощения водорода, составляющая 15 — 20 мин.

Цель изобретения — повышение водородопроизводительности аккумулятора водорода за счет увеличения его сорбционной емкости и скорости поглощения водорода.

Поставленная цель достигается тем, что аккумулирования водорода на основе магния и никеля, дополнительно содержит медь, при следующем соотношении компонентов, мас. о/,:

Никель 49,0 — 51,8

Медь 3,0 — 6,0

Магний Остальное

Данный состав имеет сорбционную емкость 3,8 — 3,9 мас. /p водорода, т. е. на 6 — 8о/о большую по сравнению с известным составом, а также скорость поглощения водорода в 1,5 — 2,5 раза более высокую, чем известный состав.

Введение меди в Ng>Ni в отличие от известных сплавов (Ti N i и LaNis ) повышает сорбционную емкость и скорость поглощения водорода, что объясняется образованием на поверхности сплава неокисленных активных центров, облегчающих хемосорбцию водорода и его диссоциацию на атомы. Кроме того, добавка меди повышает коэффициент диффузии водорода в массе образца за счет создания дополнительных анионных вакансий. Сплав представляет собой серый порошок с удельным весом

5,7 г/смз.

Пример . . 4,52 г магния (45,2 /p)

5,18 r никеля (51,8 /о); 0,3 г меди (3,0о/p) сплавляют в тигельной печи под флюсом

LiC1 — КС1 при температуре -900 С в течение 15 мин и охлаждают со скоростью

5 С/мин.

Пример 2. 4 52 г магния (45 2 /о);

5,18 г никеля (51,8/p) и 0,3 г меди (3,0/p) сплавляют как в примере 1. Полученный образец очищают от окалины, помещают в металлический реактор и откачивают до остаточного давления 10 мм. рт. ст. в течение 30 мин при 300 С, после чего в реактор с образцом подается водород под давлением 30 атм. Скорость поглощения водорода образцом и его количество фиксируется по изменению давления в замкнутой системе. После установления постоянного давления в системе реактор охлаждают и образец анализируется на содержание водорода методом высокотемпературной вакуумной экстра кции водорода. Результаты анализа: содержание водорода в образце 3,8 мас. /о. После активации образец гидрируется полностью за 8 мин.

Пример 8. 4,51 г магния (45,1о/о);

4,9 r никеля (49 Оо/о) и 0,6 г меди (60о/о) сплавляют ка.. з примере 1 и обрабатывают как в примере 2. В реактор с образцом подается водород под давлением 5 атм. Результаты анализа: содержание водорода в образце 3,8 мас. /p После активации образец гидрируется полностью за 10 мин.

Пример 4. 4,51 г магния (45,1 /о); 5,04 r никеля (50,4 /p) и 0,45 r меди (4,5о/о сплавляют как в примере 1 и обрабатывают как в примере 2. В реактор с образцом подается водород под давлением 15 атм. Результаты анализа: содержание водорода в образце 3,9 мгс. о/p После активации образец гидрируется полностью за 6 мин.

Пример 5. 4 51 г магния (45,1о/о);

5,29 г никеля (52,9P/p) и 0,2 меди (2,0 /p) сплавляют как в примере 1 и обрабатывают как в примере 2. В реактор с образцом подается водород под давлением 20 атм.

Результаты анализа: содержание водорода в образце 3,6 мас. о/p После активации образец гидрируется полностью за 15 мин.

Пример б. 4,51 r магния (45,1 /о); 4,79 г никеля (47,9 /p) и 0,7 г меди (7,0/p) сплавляют как в примере 1 и обрабатывают как в примере 2. В реактор с образцом подается водород под давлением 25 атм. Результаты анализа, содержание водорода в об1134538

4 ной скоростью, сохраняя при этом высокое его содержание в гидридной фазе.

ОС

Р„, атм

Время поглощения

Содержание водо— рода мас. Ж

Содержание компонентов, мас.7 водорода после

Си активации, мин

300

3,8

6,0

49,0

45,1

300

4,5

50,4

45,1

300

3,8

3,0

45,2

51,8

300

3,6

Составитель Е. Корниенко

Редактор В. Ковтун Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 9870/21 Тираж 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 разце 3,4 мас. % После активации образец гидрируется полностью за 20 мин.

Как видно из приведеннь примеров, предлагаемый сплав по сравнению с прототипом, который одновременно является и базовым объектом, позволяет проводить процесс абсорбции водорода со значительКроме того, замена части никеля — важного конструктивного материала — медью позволяет снизить стоимость производства сплава для аккумулирования водорода.