Способ получения водорода

 

Изобретение относится к области водородной энергетики, а именно к способам получения водорода путем взаимодействия кремнийсодержащих материалов со щелочами. Целью изобретения является увеличение скорости вьщеления водорода, расширение сырьевой базы и удешевление процесса. Для получения водорода осуществляют взаимодействие щелочных растворов с кремнийсодержащим материалом, в качестве кремнийсодержащего вещества используют твердьш продукт взаимодействия -металлургического силикокальция с соляной кислотой. Количество выделившегося водорода достигает 99 об.% за 24 ч. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 С 01 В 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3890782/23-26 (22) 29.04.85 (46) 30.01.87. Бюл. Ф 4 (72) P Â. Чернов, Л.Д. Дюбова и Е.Г. Иванова (53) 661.961.9 (088.8) (.56 ) Рогинский С.N., Першкова С.В..

Кинетика растворения кремния в растворе гидроокиси натрия — Ж.физ. хи,мии, 1972, т. 46, У 4, с. 896. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА (57) Изобретение относится к области водородной энергетики, а именно к способам получения водорода путем. SUÄÄ 1286506 А1 взаимодействия кремнийсодержащих материалов со щелочами. Целью изобретения является увеличение скорости выделения водорода, расширение сырьевой базы и удешевление процесса. Для получения водорода осуществляют взаимодействие щелочных растворов с кремнийсодержащим материалом, в качестве кремнийсодержащего вещества используют твердый продукт взаимодействия металлургического силикокальция с соляной кислотой. Количество выделившегося водорода достигает

99 об.7 за 24 ч. 1 табл.

1286506

Количество

Время "старения навески после

Время от момента

Пример, .номер выделившегося водорода (об.7., по отношению ко всему выделив шемуся газу через 24 ч) Примеч ание начала отделения ее от солянокислого раствора, ч реакции навески со щелочью, мин

0,25

60,0

0,5

86,.2

Реакция протекает весьма бурно

99,5

0,25

15 2

82,2

99,0

0,25

20,3

Отмечается снижение начальной скорости реакции

95,3

0,25

15,4

67,2

96,9

Изобретение относится к области

1 водородной энергетики, а именно, к способам получения водорода путем взаимодействия кремнийсодержащих материалов со щелочами. 5

Цель изобретения — увеличение скорости выделения водорода, расширение сырьевой базы и удешевление процесса.

Пример 1. При взаимодействии силикокальция с 25-37Х-ной соляной кислотой протекает активная химическая реакция с образованием осадка желто-зеленого цвета и выделением

15 водорода (, последний также может быть утилизирован . Осадок отделяется от раствора кислоты фильтрацией и просушивается. Лучше применять вакуумную сушку. Полученный порошок желтозеленого цвета и является источни20

1 ком водорода при его реакции с растворами щелочей.

Исследованиями установлено, что полученный таким образом продукт (условная формула — Si .Н О) через2 вычайно активен даже к разбавленным растворам щелочей (0, 1 н. р-ры), соде и другим щелочным реагентам. Ни одна из известных форм. кристаллического кремния не обладает такой активностью. Реакционный продукт содержит также до 57. разных по составу силицидов, которые образуются в процессе получения силикокальция, но последние не оказывают влияние на скорость процесса со щелочью.

Примеры взаимодействия продукта с 0,1 í. NaOH с выделением водорода (навеска — 0,04 r, t= 22ОС, P

-. = 750 мм рт.ст.) приведены в таблице.

3 1286

Отмечено, что активность продукта не меняется, если осадок находится под раствором соляной кислоты. После его фильтрации и выдержки на воздухе количество выделившегося водорода не меняется, однако уменьшается снижение начальной скорости реакции, что, очевидно, обусловлено некоторой пассивацией осадка воздушной атмосферой и, по всей видимости, за счет наличия в ней кислорода. Однако даже в этом случае, начальная скорость вьщеления водорода остается высокой в сравнении с обычным или электролитическим кремнием, близкого по дисперсности к продукту.

Продукт может храниться в любой таре, на воздухе не адсорбирует дополнительной влаги, не взрыво- и ог неопасен, не содержит токсичных ве- 20 ществ.

Для иллюстрации преимуществ предлагаемого способа были проведены опыI ты по взаимодействию активированного кремния (прототип) и силикокаль- 25 ция с раствором щелочи (примеры 2-3).

Сравнительные данные приведены по

° отношению к результатам, представленным в -таблице, Как следует из таблицы, процесс растворения продукта 30 в основном заканчивается через 10 мин и это время взято как контрольный период. В представленных ниже опытах определяли количество выделяющегося водорода через 10 мин и относили (в об.Х) его ко всему объему выделившегося газа через 24 ч. Навески образцов составляли 0,04-0,05 r.

Дисперсность порошков кремния и силикокальция во всех опытах была со-40 поставимой, составляла 0,05-0,06 мм и отбиралась методом ситовой сепарации предварительно измельченных в агатовой ступке образцов. Выбор именно таких размеров обусловлен 45 близостью их габитуса к частицам .продукта, полученного в результате кислотной обработки промьппленного силикокальция.

Пример 2. Взаимодействие электролитического кремния с раствором щелочи (7 н) при 22 С и 60 С после предварительной обработки в

40Х-ной плавиковой кислоте и течение о

5 ч при комнатной температуре (22 С)

Навеска кремния в 0,0522 г отби-. ралась от общей массы кристаллов, предварительно обработанных плавиковой кислотой. Анализ проводили сра506 4 зу после окончания обработки. Раствор NaOH 7 н. При 22оС вьщелилось

1 зв 10 мин 2,8 мл, через 24 ч—

50,0 мл, что для контрольного времени составляет 5,6 об.Х водорода.

При 60 С и при навеске в 0,0533 r получено за первые 10 мин 16,3 мл газа. Через 24 ч вьщелилось 57,0 мл водорода, что для контрольного времени составляет 30,0 об.X.

Пример 3. Взаимодействие промьппленного силикокальция с растворами щелочей.

Был использован продукт, содержащий но данным анализа: 15-17Х Са, до 10Х Fe до 2Х примеси AE и др. металлов, остальное — кремний.

Навеска силикокальция в 0,055 г с 0,1 н NaOH при 22 С выделила

0,1 мл. газа. Спустя 2 ч получено

0,5 мл газа. В связи с тем, что за контрольное время (10 мин) количество газа было на уровне чувствительности метода (бюретка с ценой деления 0,1 мл) расчет об.Х не производился. С 7 н. щелочью количество полученного газа за 10 мин с навеской в 0,049 г быпо также на уровне

0,1 мл.

Навеска силикокальция 0,049 r c

0,1 í NaOH при 60 C за 10 мин вьщелила около 0,1 мл газа. Через 24 ч объем водорода составил >1,0 мл.

За контрольное время получено 10,0 об.Х газа.

Навеску силикокальция в 0,055 r вносили в 7 н NaOH, подогревали до

60 С. За 10 мин выделилось 0,8 мл водорода. Через 24 ч выделилось

2 6 мл газа. 3а контрольное время получено 30,7 об.Х водорода.

Таким образом, полученные данные показывают, что скорость выделения водорода для всех исследованных видов кремния и силикокальция намного уступает реакции с продуктом.

Формула изобретения

Способ получения водорода путем взаимодействия щелочных растворов с кремнийсодержащим материалом, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения скорости вьщеления водорода и удешевления процесса, в качестве кремнийсодержащего вещества используют твердый продукт взаимодействия металлургического силикокальция с соляной кислотой.