Состав для поглощения водорода

 

Изобретение относится к области неорганической химии. Цель изобретения: повышение водосорбционной емкости состава - поглотителя водорода при одновременном увеличении скорости наводороживания. Это достигается составом на основе сплава, содержащего цирконий, ванадий и железо с добавкой твердофазного оксида, в качестве последнего используют триоксид бора в количестве 1-5 мас.% при соотношении компонентов исходного сплава Zr(Vi-x Fex)y. где ,15; у 0.7-1,5. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 01 В 6/24,3/08

ГОСУДАРСТВЕН-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Од 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4871201/26 (22) 02.10.90 (46) 07.05.93. Бюл. N. 17 (71) Институт проблем машиностроения AH

УССР, и Физико-механический институт АН

УССР (72) В.А.Яртысь, М.В.Лотоцкий, Л.П,Марушко, А.А.Яртысь, И.Ю.Завалий, И.И.Булык и

Ю.Ф.Шмалько (56) Патент США М 4721697, кл. С 01 В 6/00, опублик. 1988. (54) СОСТАВ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВОДОРОДА

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано в электровакуумном приборостроении, ускорительной технике и других отраслях, требующих применения материалов, являющихся геттерами водорода.

Известен состав — абсорбент водорода, содержащий сплав ZrV< <{0,01 х S 0,7), который дополнительно содержит 0,8-20 мас,)(, одного из оксидов редкоземельных металлов, выбранных из группы La, Ce, Ng.

Рг, Sm, Eu. либо их смеси. Известен также состав — абсорбент водорода, содержащий сплав Zr(Fe (0,01 х 0,88), который дополнительно содержит 0,8-20 мас. одного или нескольких оксидов перечисленных РЗМ.

Основным недостатком данных составов является то, что улучшение динамических характеристик поглощения водорода путем варьирования в заявленном диапазоне соотношения их компонентов, неизбежно сопряжено со снижением.. Ж 1813701 А1 (57) Изобретение относится к области неорганической химии. Цель изобретения: повышение водосорбционной емкости состава— поглотителя водорода при одновременном увеличении скорости наводороживания.

Это достигается составом на основе сплава, содержащего цирконий, ванадий и железо с добавкой твердофазного оксида, в качестве последнего используют триоксид бора в количестве 1-5 мас.$ при соотношении компонентов исходного сплава Zr(V>-х Fe g, где

x=0 0,15; у=0,7 — 1,5. 1 табл, водородсорбционной емкости и наоборот— повышение указанным путем емкости по водороду связано с существенным ухудшением динамики его поглощения (см.таблицу 1).

Кроме того существенный положительный эффект, связанный с ускорением сорбции водорода при более низких температурах, проявляется только в тех случаях, когда известные составы содержат значительные (10-20 мас.ф,) количества оксидов РЗМ, являющихся дорогими и дефицитными материалами.

Недостатками известных составов являются так же необходимость их предварительного измельчения в тонкодисперсный порошок перед насыщением водорода. а также высокие требования к чистоте последнего {допустимое содержание примесей— не менее 10 ).

Цель изобретения — повышение сорбционной емкости состава при одновременном увеличении скорости наводороживания.

1813701

Поставленная цель достигается тем, что в составе на основе сплава, содержащего цирконий, ванадий и железо с добавкой твердофаэного оксида, в качестве последнего используют триоксид бора в количестве

1-5 мас.ф,, Заявляемый состав готовят путем сплавления исходного сплава цирконий-ванадий-железо либо шихты с соответствующим соотношением металлических компонентов с порошкообраэным оксидом бора, Оптимальное соотношение компонентов в исходном сплаве соответствует формуле Zr(V> xFex)y, где х = 0,15; у=0,7-1,5.

Полученный продукт по данным рентгенофазного анализа содержит фазу а Zr, интерметаллическую фазу Zr(V Feg и фазу

ЕгзЧэ x(x=13,0) со структурой -карбида, Наличие последней фазы, являющейся высокоэффективным поглотителем водорода, обусловливает значительное улучшение водородсорбционных характеристик заявляемого состава по сравнению с исходным сплавом Ъ=Ч=Fe. При количестве В20э менее 1 масс,ф, q -фаза не образуется и существенного улучшения динамики наводороживания состава по сравнению с исходным сплавом не происходит, Если содержание BzOa выше 5 мас., в получаемом продукте дополнительно появляется фаза двуокиси циркония, не поглощающая водород, т.е. имеет место существенное снижение водородоемкости состава, П р и и е р 1, Сплав состава

Zr(Vo,ì Feo,og)>,ë смешивают с 1 мас. В20з и переплавляют в электродуговой печи в атмосфере аргона. Полученный слиток очищают от поверхностной оксидной пленки, разбивают на куски размером 1-10 мм. Навеску полученного материала (200-500 мг) загружают в автоклав. Автоклав с образцом материала вакуумируют при 573 К до 1 Па в течение ЗО мин, после чего охлаждают до комнатной температуры и подают водород (чистота 99,8 ) под давлением 1х10 Па. Поглощение водорода начинается через 2 — 3 с после его подачи и завершается через 40 — 60 с, « остигаемая водородоемкость 276 нсм г, Поглощение водорода исходным сплавом без В20з при аналогичной предварительной обработке начинается через 20 с после подачи водорода. Время поглощения водорода при этом составляет 3-5 мин. достигаемая водородоемкость 172 нсм /r, Пример 2. Шихту состава Ъ(Чо,нее о,о9)

1,22 сплавляют с 3 мас. В20э, Дальнейшая последовательность операций как s примере 1, за исключением того. что вакуумирование образца проводится при комнатной температуре в течение 1 ч. Индукционный период абсорбции водорода составляет 130 с, время поглощения водорода (по истечении индукционного периода) 40 — 50 с, достигаемая водородоемкость 240 нсм /г.

Пример 3. Сплав состава ZrV переплавляют с 3,26 мас. $ В20з. Продукт содержит в основном д -фазу со следами a Zr

10 и ZrVz, Последовательность операций как в примере 1. Индукционный период сорбции

5 с, время поглощения 1 мин, водородоемкость 286 нсм /г.

Пример 4. Состав исходного сплава

15 Zr(Vo,8gFeo,ц) о,аг. Количество В20э 3 мас., Последовательность операций как в примере 1. Индукционный период сорбции 7 с, время поглошения 30-40 с, водородоемкость 317 нсм /r, Для исходного сплава беэ

20 В20э и образцов, содержащих менее 1

В20э (-фаза отсутствует), индукционный и".риод сос гавляет 120 с, время поглощения

1,5-2 мин, водородоемкость 212 нсм /г, э

Пример 5. Состав исходного сплава и

25 последовательность операций как в примере 4, Количество ВгОэ 5 масс. . Индукционный период сорбции 5 с, время поглощения

30 — 40 с, водородоемкость 155 нсм /г.

Пример 6. Состав исходного сплава и

30 последовательность операций как в примерах 4 и 5. Количество В20э 10 мас. (. Продукт содержит фазы а -Zr, ц -фазу и заметное количество Zr02. Индукционный период сорбции водорода 7 с, время поглощения 2,5-3 мин, водородоемкость 56 нсм /г.

Таким образом, при введении 1 — 5 (оптимально 3,0-3.3) мас. В20э получаемый состав по своим водородсорбционным

40 характеристикам и ревосходит" известные (см,таблицу), в том числе и содержании в последних оксидов Р3М. Дополнительными преимуществами заявляемого состава является отсутствие необходимости его дробле45 ния до тонкодисперсного состояйия и применения особо чистого водорода.

Формула изобретения

Состав для поглощения водорода, содержащий сплав циркония, ванадия с желе50 зом или без него и добавку твердофазного оксида, отличающийся. тем, что, с целью увеличения его емкости по водороду, он в качестве добавки оксида содержит оксид бора (lll) в количестве 1 — 5 мас., а в

55 качестве сплава — сплав общей формулы гф/1 xFex)y, где х-0-0,15; У=0,7-1,5.

1813?01

Водоросорбционные характеристики известных составов - абсорбентов водорода

Составитель В.Яртысь

Техред М.Моргентал

Редактор

Корректор С.Лисина

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 1808 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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