Состав для аккумулирования водорода и способ его приготовления

 

1.Состав для аккумулирования водорода , включающий сорбент водорода и полимерное связующее, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости сорбции - десорбции водорода и уменьшения взрывоопасности состава, он в качестве полимер .ого связующего содержит эпоксидную смолу и подполнительно оксид алюминия при спедующем соотношении компонентов, мас.% 10-35 Эпоксидная смола Оксид алюминия 1-5 Остальное Сорбент водорода 2. Способ приготовления состава для аккумулирования водорода, включающий обработку сорбента водорода полш.1ерным связ тощим, отличающийсятем,- что сорбент водорода предварительно перемешивают с оксидом алюминия и кислым углекисльом аммнонием, а после стадии обработки полимерным связующим разлагают кислый углекислый аммоний при 60-70°С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4 (51) Эпоксидная смола

Оксид алюминия

Сорбент водорода

10-35

1-5

Остальное

ГОсудАРстВенный нОмитет сссР по делАм изовретений и Отнютий (21) 3583365/23-26 (22) 25.04.83 (46) 28.02.85. Бюл, Р 8 (72) К.H.Семененко, B.Í.Вербецкий, С.В.Митрохин,И.И.Коробов, С.И.Кулиев и С.Н.Клямкин (71) МГУ им.N.Â.Ëoìîíîñoâà (53) 661.961.968(088.8) (56) 1.Заявка Японии Р 53-115688, кл.14 СО, опублик.1978.

2. Заявка ФРГ Р 2550584, кл, С 01 В 1/32, опублик.1978.(ïðîтотип). (5 4 ) СОСТАВ ДЛЯ АККУМУЛИРОВАНИЯ ВОДОРОДА И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ. (57) 1.Состав для аккумулирования водорода, включающий сорбент водорода и полимерное связующее, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения скорости сорбции — десорбции водорода и уменьшения взрывоопасности состава, îí в качестве полимер.ого связующего содержит эпоксидную смолу и подполнительно— оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

2. Способ приготовления состава для аккумулирования водорода, включающий обработку сорбента водорода полимерным связующим, о т л и ч а— ю шийся тем,- что сорбент водоро. да предварительно перемешивают с оксидом алюминия и кислым углекис- Я лыл аммнонием, а после стадии обработки полимерным связующим разлагают кислый углекислый аммоний при

60-70 С.

1142439

) 0-35 5Î

1-5

Остальное

ЭпоксиднаR смОла

Оксид алюминия

Сорбент водорода

Кроме того, согласно способу приготовления состава для аккумулирования воцороца, включающему обработ5 ку сорбента водорода полимерным связующим, сорбент водорода предварительно перемешивают с оксидом алюминия и

3<ислым аммонием, а. после провоц IT стадию обработки полимерным связующим6() и разлагают кислый углекислый аммоний при 60-70 С.

Экспериментально установлено,-ITQ в присутствии оксида алюминия проис-. г<одит увеличение газопроницаемости 65

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к области гидридов металлов и интерметаллических соединений, и может найти применение при приготовлении аккумуляторов водорода для химической, 5 автомобильной промышленности и металлургии.

Известен способ приготовления аккумулятора водорода, включающий смешивание металла ланта на с г еталлами из группы: никель, железо.серебро и вязкоэластичный материал, например полиэтилен. Смесь наносят на одну или обе стороны прочной по-ристой пластины из стали или синтетической смолы и помещают в печь для спеE<àí.<ÿ всех компонентов в готовое иэделие- в атмосфере водорода или в вакууме (1) .

Недостаток способа — малая скорость сООбциг<-дЕСОрбции водорода.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и,цостигаемому результату является способ IIoлучепия аккумулятора водорода на основе водородпоглощак>щего: материала путем смешивания его с полимерным матегэ, ало. (3

Недостатком известного способа является меньшая (по сравнениго с чистьгм водородпоглощаюгцим материалом) скорость сорбции-десорбции водорода и возможность образования в процессе эксплуатации высокоактивных пО оТ ношении к глеталлам галогенводородов и галогенуглеродов, что может приводить к самовоспламенению состава и повышает вэрывоопасность процесса его эксплуатации.

Цепь изобретения — увеличение скорости сорбции-десорбции водорода 40 и уменьшение вэрывоопасности состава.

Поставленная цель достигается тем, что состав для аккумулирования водоро; да, включающий сорбент водорода и полимерное связующее,в качестве. полимер-, 45

cE3 H 3 vI0IIIpro содержи т эпоксидную смолу и дополнительно . — Оксид алюминия при слецуюгцем соотношении компо-нентов, мас.Ъ эпоксидной смолы. Появление этого но-3 вого свойства эпоксидной смолы -.îçволяет применять ее в качестве полимерной связки для сорбента водорода.

Ранее известные свойства эпоксидной смолы, такие как гаэонепроницаемость, позволяли применять ее в ка.гестве уплотняющего вакуумного материала и не предлагали ее использования в качестве связующего для сорбентов водорода, Кроме того, при разложении эпоксидной смолы при высокой температуре не происходит образования высокоакти.:.íûõ по отношению к металлам веществ и применение ее в качестве полимерного связующего для сорбентов водорода позволяет уменьшить взрывоопасность процесса.

Пример l. 6 г соединения

1 а(3 .„-, (52,3 3) смешивают с 0,5 г оксида алюминия (4,3-o) и 1,5 г кислого углекислого аммония (13,0-o), добавляют 3,5 г эпоксидной. смолы (30,4В) и оставляют для отверждения.

После отверждения проводят термообработку в вакууме 10 " — 10 мм рт.ст. при 60-70 С в течение 3 ч.

Получен состав для вакуумирования водорода следующего состава, мас.Ъ:

LaNi< 601 эпоксид ая смола 35 Оксид алюминия 5.

Пример 2. 7,5 r соединения

TiFe (67,0 o) смешивают с 0,25 г оксида алюминия (2,?%).и 1,2 г кислого углекислого аммония (10,7%), добавляют 3,25 г эпоксидной смолы (20,1-o) и оставляют для отверждения. После отверждения проводят термообработку в вакууме 10 — 10 мм.рт.ст. при 6070 С в те гение 3 ч. о

Получен состав для аккумулирования водорода следующего состава,мас. o.:

TiFe 75; эпоксидная смола 22,5; оксид алюминия 2,5.

Пример 3. 8,9 r соединения

ЕгМОГе (80,94) смешивают с 0,1 r оксида алюминия (0,9 o.) и 1,0 г кислого углекислого аммония (9,1%), добавляют

1,0 г эпоксидной смолы (9,17 ) и оставлягот для отверждения. После отверждения проводят тепмообпаботку в вакууме 10 " — 10 мм рт.ст. прг, 60-70 С в течение 3 ч.

Получен состав для аккумулирования водорода следующего состава,мас.Ъ:

Егг1ОГе 89; эпоксидная смола 10; оксид алюггиния 1.

Пример 4. 5 r соединения

Ха13з.;(43,1%) смешивают с 0,6 г оксида алюмйния .(5,24) и 1,6 г кислого углекислого аммония (13,8 o-), добавлягот 4,4 r эпоксидной смолы (37,9Ъ) и оставляют для отверждения. После отверждения проводят термообработку г, вакууме 10 — 10 мм рт.ст. при

60-70ОС в течение 3 ч. Получен сост агз для аккумулирования водорода сле1142439 дующего состава,мас.Ъ: LaNi 50,ýïoêсидная смола 44, оксид алюмйния б.

П p e p r соединения

TiFe (88,0Ъ) смешивают с 0,08 г оксида алюминия (0,7Ъ) и 0,8 г кислого углекислого аммония (7,4Ъ), добавляют 0,42 r эпоксидной смолы (3,9Ъ) и оставляют для отверждения.

После отверждения проводят термооб-2 работку в вакууме 10 — 10 мм рт. ст. / о л .при 60-70 Г в течение 3 ч.

Получен состав для аккумулирования водорода, мас.Ъ: TiFe 95; эпоксидная смола 4,2; оксид алюминия 0,8.

Пример б. 10 r состава для аккумулирования водорода, приготовленного, как в примере 1, помещают в металлический реактор, который откачивают до 10 мм рт.ст. в течение 15 мин. После вакуумирования в реактор подают водород под давле нием 20атм при комнатной теглпературе. Полное поглощение водорода происходит за 15 мин.Окончание поглощения водорода фиксируется по отсутствию изменения давления в системе известного объема. Массовое содержание водорода в пересчете на чистый сорбент составляет 1,4Ъ,что соответству ет литературным данным,цля соединения LaNi5.

После окончания поглощения водорода реактор оставляют под постоянным давлением водорода 1 атм и определяют время полной десорбции водорода. Полная десорбция протекает за 20 мин.

Пример 7..10 г состава для е аккумулирования водорода, приготовленного как в примере 2, помещают в металлическии реактор и обрабатывают, как в примере 6. Время полной абсорбции 18 мин. Массовое содержание водорода в пересчете на чистый сорбент составляет 1,9Ъ, что соответствует литературным данным для соединения TiFe. Время полной десорбции водорода 25 мин.

П p e p r состава для аккумулирования водорода, приготовленного, как в примере 3, помещают в металлический реактор и обрабатывают, как в примере б.

Время полной абсорбции 20 мин, десорбции 25 мин.

Пример 9. 10 г состава для аккумулирования водорода, приготовленного, как в примере 4, обрабатывают, как в примере б. Время полной абсорбции водорода 15 мин. Массовое содержание водорода в пе5

45 ресчете на чистый сорбент составляет 1,4Ъ, что соответствует литературным данным для соединения

LaNi.>.. массовое содержание водорода в образце 0,7Ъ.Время полной десорбции водорода 20 мин.

П p e p r состава аккумулированного водорода, приготовленного, как в примере 5, обрабатывают, как в примере б. Время полной абсорбции 25 мин. Массовое содержание водорода в пересчете на чистый сорбент 1,9oo., что соответствует литературным данным для соединения TiFe. Время полной десорбции водорода 35 мин. После проведения двух циклов абсорбция-десорбция водорода происходит разрушение первоначальной формы образца.

Из приведенных примеров видно, что предлагаемое соотношение компонентов состава является оптимальным содержанием полимерной связки, меньше 10 мас. -o приводит к снижению механической прочности состава. Содержание полимерной связки больше 35 мас.Ъ так же, как и оксида алюминия больше 5 мас.Ъ приводит к уменьшению масового содержания водорода в составе вследствие пониженного содержания сорбента водорода. Меньшее 1 мас.Ъ количество оксида алюминия не приводит к заметному увеличению скорости абсорбции. десорбции водорода предлагаемого ссстава по сравнению с прототипом.

Увеличение количества кислого углекислого аммония в прбцессе приготовления выше 15 мас.Ъ увеличивает хрупкость и объем получающегося состава, а уменьшение ниже 10Ъ приводит к заметному снижению возрастания газопроницаемости вспененной эпоксидной смолы, обусловленному присутствием в составе оксида алюминия.

В таюлице приведены сравнительные данные известного и предложенного составов в оптимальных условиях.

Как следует из приведенных примеров и данных таблицы, использование предложенного состава по сравнению с прототипом, который одновременно является и базовым объектом, позволяет в- 1,3-1,8 раза повысить скорость абсорбции-десорбции водорода. Использование эпоксидной смолы исключает возможность самовоспламенения состава в процессе эксплуатации и уменьшает взрывоопасность процесса.

1142439

Скорость поглощения и выделения водорода составом мин

J.==

",oðáåíT, масса

Процесс известным редложеным ХаЩ

Поглощение 15

20

20

Выделе ние 20

30

Т1Fe е Поглощение

25

7,5 г Выделение 25

18

ZrNoFe Поглощение 20

35

50.8,9 г Выделение 25

25, Составитель A.Ïåðåâåçåíöåâ

Редактор И.Ковальчук Техред С. Легеза Корректор В.Бутяга .1,"

Заказ 645/22 Тираж 4б2 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 чистым сорбентом предложенным без до бавки окси да алюмини