Смесь гидрореагирующая

Авторы патента:

C01B3 - Неметаллические элементы; их соединения

B22F9/20 - из твердых металлических соединений

Владельцы патента RU 2338684:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к металлическим составам, взаимодействующим с водой с выделением тепла и водорода, и может применяться в комбинированных термоэлементах, в топливных элементах для генерации электрического тока, в промышленных и бытовых газогенераторах, в химии, металлургии. Гидрореагирующая смесь содержит промышленный порошок алюминия АСД-1 и нанопорошок алюминия с размером частиц 70÷120 нм, а также активирующую добавку - гранулированный гидроксид натрия при следующем соотношении компонентов, % мас.: промышленный порошок АСД-1 67÷79, нанопорошок алюминия 30÷14; гидроксид натрия 3÷7. Изобретение позволяет повысить скорость тепловыделения в 2÷10 раз. 1 табл.

Изобретение относится к области производства тепловыделяющих элементов и получения водорода, конкретно к металлическим составам, взаимодействующим с водой с выделением тепла и водорода, и может применяться в комбинированных термоэлементах, в топливных элементах для генерации электрического тока, в промышленных и бытовых газогенераторах, в химии, металлургии и т.д.

Известны смесь для получения водорода (Авт. св. №1444295, МПК С01И 3/08 опубл. 15.12.1988 г.) на основе порошка магния, содержащая порошок никеля (20-30 мас.%) и кремния (0,15-0,5 мас.%) и смесь (авт.св. №1134538, опубл. 15.01.1985 г.) на основе порошка никеля (49-51,8 мас.%) и порошка меди (3,0-6,0 мас.%).

Недостатками этих смесей являются: относительная высокая себестоимость, особые условия хранения и низкий коэффициент полезного действия из-за большого содержания никеля, не дающего водорода в реакции с водой.

Наиболее близкой по химической сущности к предлагаемому составу смеси, выбранной нами за прототип, является смесь гидрореагирующая (патент РФ 2131841 С1, МПК С1, опубл. 20.06.1999 г.), которая содержит порошок алюминия крупностью 1÷200 мкм (90÷50 мас.%) и магния крупностью 50-500 мкм, легированный никелем (10÷50 мас.%), при этом количество легирующего никеля в порошке магния составляет 0,5÷3,0 мас.%

Недостатком данного состава является то, что при его использовании достигается относительно небольшое значение скорости роста температуры (25÷45°С/мин). Легирование порошка магния никелем усложняет процесс приготовления гидрореагирующей смеси, а также присутствие в составе смеси никеля снижает выход водорода и тепла на 10-15% и приводит к небольшому удорожанию смеси. Алюминиевый и магниевый порошки взаимодействуют с водой с выделением тепла (Q)

2Al+6Н₂O→2Al(ОН)₃+3H₂↑,	Q=918,2 кДж/моль,
Mg+2Н₂O→Mg(OH)₂+Н₂↑,	Q=354,1 кДж/моль

Согласно приведенным термохимическим уравнениям реакций при окислении водой магния выделяется меньшее количество теплоты, а также для получения 22,4 л (1 моля) водорода (H₂) требуется 24 г магния, в то время как для получения такого же объема водорода из алюминия нужно 18 г алюминия.

Основным техническим результатом предложенного нами решения является повышение скорости тепловыделения в 2÷10 раз.

Основной технический результат достигается тем, что гидрореагирующая смесь, включающая порошок алюминия и активирующую добавку, согласно предложенному решению содержит промышленный порошок алюминия ТУ, нанопорошок алюминия с размером частиц 70÷120 нм и активирующую добавку в виде гидроксида натрия при следующих соотношениях, мас.%:

промышленный порошок «АСД-1»	67÷79
нанопорошок алюминия	30÷14
гидроксид натрия	3÷7

В известных технических решениях не имеется признаков, сходных с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа.

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.

Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Пример конкретного исполнения.

Компоненты гидрореагирующей смеси - порошок «АСД-1» крупностью 80 мкм, нанопорошок алюминия крупностью частиц 70÷120 нм, а также гранулированный гидроксид натрия крупностью 1,0÷2,5 мм в массовых соотношениях, указанных в таблице, при постоянном перемешивании одновременно добавляют в воду комнатной температуры (21÷23°С).

Согласно термохимическому уравнению реакции окисления алюминия водой при взаимодействии алюминия с водой выделяются тепло и молекулярный водород, то есть температура воды будет расти по мере выделения водорода. Следовательно, скорость роста температуры прямо пропорциональна величине скорости выделения водорода.

В таблице приведены данные по применению гидрореагирующей смеси для получения тепла и водорода

№	Состав смеси	Температура воды после добавления смеси в воду, °C*	Взаимодействие порошков Al с водой
№	Содержание компонента, мас.%	Температура воды после добавления смеси в воду, °C*	Максим. скорость роста температуры, °С/мин	Примечание
АСД-1	нанопорошок Al	NaOH
	89	0	8	39,2	1,2	Низкая скорость роста температуры
	88	4	8	39,2	1,2
	85	7	8	39,2	6,0
	82	10	8	39,2	15,9
	79	14	7	37,1	30,6	Заявляемый состав
	76	18	6	35,4	53,4
	73	22	5	33,8	79,2
	70	26	4	31,5	111,6
	67	30	3	29,2	72,6
	64	34	2	28,6	5,4	Низкая скорость роста температуры
	61	38	1	25,0	-
* - температуру определяли с использованием хромель-алюмелевой термопары и самописца КСП-4.

Таким образом, как следует из данных таблицы, требуемое значение скорости роста температуры достигается при использовании смеси, включающей компоненты в следующих соотношениях: порошок «АСД-1» - 67÷79 мас.%, нанопорошок алюминия - 14-30 мас.% и гранулированный гидроксид натрия в количестве 7-3 мас.% Экспериментальные результаты показали, что, если в воду добавлять смесь при других содержаниях предлагаемых компонентов, то скорость роста температуры, а следовательно скорость выделения водорода будет значительно ниже.

При добавлении в воду предложенного состава гидрореагирующей смеси скорость роста температуры, а следовательно, скорость выделения водорода увеличивается в 2÷10 раз по сравнению со значениями, указанными в прототипе. Кроме того, компоненты смеси не требуют особого хранения (достаточно условно-герметичной тары).

Гидрореагирующая смесь, включающая порошок алюминия и активирующую добавку, отличающаяся тем, что смесь содержит промышленный порошок алюминия АСД-1 и нанопорошок алюминия с размером частиц 70÷120 нм, а в качестве активирующей добавки - гранулированный гидроксид натрия при следующем соотношении, мас.%:

промышленный порошок «АСД-1»	67÷79
нанопорошок алюминия	30÷14
гидроксид натрия	3÷7

Изобретение относится к химической и электронной промышленности и может использоваться при получении кремния высокой чистоты. .

Способ получения материала на основе терморасширенного графита (варианты) и материал // 2337875

Способ получения синтетического газа (синтез-газа), способ получения диметилового эфира с использованием синтез-газа (варианты) и печь для получения синтез-газа (варианты) // 2337874

Способ получения износоустойчивого микросферического цеолита типа а // 2337064

Изобретение относится к области производства цеолитных адсорбентов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. .

Способ приготовления шихты для синтеза кристаллов алмаза // 2337063

Изобретение относится к области производства кристаллов алмаза и других сверхтвердых материалов, используемых в абразивной промышленности. .

Способ получения углеродных наноструктур из органического соединения и металлсодержащих веществ // 2337062

Изобретение относится к области координационной химии, включая физикохимию наноструктур и коллоидных систем, и заключается в том, что получение металлсодержащих углеродных наноструктур проводится путем дегидратации и дегидрирования с последующими стадиями карбонизации поливинилового спирта и восстановлением металлов из их соединений.

Способ получения углеродных нанотрубок и устройство его осуществления // 2337061

Изобретение относится к области нанотехнологий. .

Катализатор очистки водородсодержащей газовой смеси от со и способ его приготовления // 2336947

Изобретение относится к области катализаторов, в частности предназначенных для процессов очистки водородсодержащей газовой смеси от СО путем селективного каталитического окисления СО кислородом воздуха.

Способ получения микросферического цеолита типа а высокой фазовой чистоты // 2336229

Способ получения ювелирного персонифицированного алмаза // 2336228

Вертикальная структура полупроводникового устройства и способ ее формирования // 2338683

Изобретение относится к полевым транзисторам с вертикальным каналом, канальная область у которых образована по меньшей мере одной полупроводниковой нанотрубкой. .

Сорбент тяжелых металлов, способ его получения и способ очистки воды // 2336946

Изобретение относится к области сорбционной очистки воды от тяжелых металлов, предпочтительно, от мышьяка. .

Полупроводниковый фотоэлектрический генератор (варианты) // 2336596

Изобретение относится к электронной технике, а именно к приборам, преобразующим энергию электромагнитного излучения в электрическую, и технологии их изготовления, в частности к полупроводниковым фотоэлектрическим генераторам.

Способ получения нанотубулярных структур оксидов подгруппы ванадия или хрома (варианты) // 2336230

Изобретение относится к способам получения аллотропных форм оксидов подгруппы ванадия или хрома, которые могут быть использованы в качестве магнитных материалов для создания спинтронных устройств, полевых транзисторов, химических источников тока, фотохромных и каталитически активных материалов.

Гетероструктура для фотокатода // 2335031

Многофункциональные биосовместимые наноструктурные пленки для медицины // 2333009

Изобретение относится к медицинской технике. .

Нанокомпозиционный материал // 2332352

Изобретение относится к нанотехнологии и направлено на создание нанокомпозиционных материалов с эффективно управляемыми оптическими свойствами, которые могут быть использованы в нелинейной оптике, информационной технике, при разработке средств оптической памяти и т.д.

Наноструктурное захватное устройство микроманипулятора // 2331505

Изобретение относится к области микроробототехники и может быть использовано в качестве рабочего органа микроманипулятора. .

Способ получения листового органического стекла для нейтральных светофильтров // 2330213

Изобретение относится к области получения листового органического стекла путем полимеризации в массе эфиров (мет)акриловой кислоты, применяемого для изготовления нейтральных светофильтров, которые используются в средствах индивидуальной защиты (остекление защитных шлемов пилотов) и в остеклении спортивных самолетов.

Антифрикционная полимерная композиция // 2329279

Изобретение относится к полимерным композитным материалам антифрикционного назначения, которые могут быть использованы для изготовления деталей узлов трения машин и техники.

Металлотермическое восстановление окислов тугоплавких металлов // 2302928

Изобретение относится к получению порошков высокочистых тугоплавких металлов, клапанных субоксидов тугоплавких металлов и клапанных металлов или их сплавов, пригодных для изготовления целого ряда электрических, оптических и прокатных изделий/деталей, получаемых из соответствующих их окислов при металлотермическом восстановлении в твердой или жидкой форме этих окислов, используя восстанавливающий агент, который поддерживает после воспламенения высокоэкзотермическую реакцию, предпочтительно осуществляемую при непрерывной или периодической подаче окисла, например при перемещении под действием силы тяжести.