Способ получения водорода на основе химической реакции алюминиевого сплава и щелочного раствора воды



Способ получения водорода на основе химической реакции алюминиевого сплава и щелочного раствора воды
Способ получения водорода на основе химической реакции алюминиевого сплава и щелочного раствора воды
Способ получения водорода на основе химической реакции алюминиевого сплава и щелочного раствора воды
Способ получения водорода на основе химической реакции алюминиевого сплава и щелочного раствора воды
Способ получения водорода на основе химической реакции алюминиевого сплава и щелочного раствора воды

 

C25B1/04 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2632815:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) (RU)

Изобретение относится к способу получения водорода на основе химической реакции электролиза алюминиевого сплава и щелочного раствора воды в заполненном электролитом электролизере, в котором расположены анод и катод. Способ характеризуется тем, что в качестве катода используют пористый алюминий с содержанием окиси кальция 1,5%, помещают его в раствор с содержанием щелочи от 0,2% до 1% и ведут реакцию при температуре от 15°C до 70°C, с использованием воды с pН от 7 до 12. Использование предложенного способа позволяет увеличить производство водорода более чем в 1,5 раза по сравнению с известным способом. 5 пр., 5 табл.

 

Изобретение относится к способам получения водорода для различных потребностей народного хозяйства: для сухопутного и водного транспорта.

Известен способ получения водорода на основе химической реакции электролиза алюминиевого сплава и щелочного раствора воды в заполненном электролитом электролизере, в котором расположены анод и катод (Патент РФ №2532561, МПК С25В 1/04, 2012 г.).

Согласно этому способу в качестве электролита использована морская вода с содержанием соли от 3,5 до 40 г/л, а катод электролизера выполнен из активированного алюминиевого сплава. Изобретение позволяет повысить эффективность получения водорода и уменьшить габариты и массу электролизера.

Недостаток этого способа в его низкой производительности.

Техническим результатом разработки является увеличение производительности процесса.

Заявленный результат достигается способом получения водорода на основе химической реакции электролиза алюминиевого сплава и щелочного раствора воды в заполненном электролитом электролизере, в котором расположены анод и катод, в качестве которого используют пористый алюминий с содержанием окиси кальция 1,5%, помещают его в раствор с содержанием щелочи от 0,2% до 1% и ведут реакцию при температуре от 15°C до 70°C, с использованием воды с pН от 7 до 12.

В предложенном способе увеличение производительности процесса получения водорода достигается за счет использования пористого алюминия, получаемого при использовании в шихте порошкообразного алюминия в смеси с добавками окиси кальция, наличие которой в оптимизированных режимах проведения реакции способствует коррозии, и как следствие этого выделению водорода.

Изобретение поясняют примерами.

Пример 1

Испытание проведено на образце размером 1,5×1,5×1,5 см с поверхностью 13,5 см без учета пористости. Вес такого образца 1 г. Для испытания был приготовлен раствор 4 г NaOH на 1 л воды с pН=7,2. После растворения щелочи pН=11,6. Начальная температура раствора 21°C.

Неожиданным является результат по образованию водорода от 0,6 г израсходованного образца, который составил: 0,925 л/0,6 г=1,541 л/г вместо теоретических 1,244 л/г для чистого А1. Примечательным является и скорость выделения водорода в начале и в конце опыта. В начале - 125 мл за полтора часа, а в конце - за те же полтора часа всего 5 мл. Это говорит о почти полном расходовании реакционной части образца в конце опыта.

Пример 2

Испытание проведено на образце массой 7,3 г. В образце такого же размера, как в примере 1, с четырех сторон сделаны сверления, в которые поместили сухую щелочь в количестве 2,76 г на 0,5 л воды.

Выделение водорода происходит плавно с постепенным уменьшением. В данном испытании опыт прекратили через 2 часа с выделением водорода 6 мл/мин.

Пример 3

Испытание проведено на недоиспользованном образце по примеру 2, где сухая щелочь была помещена в порах. На этом испытании образец выполнял роль катода при электролизе. Роль анода выполняла медная пластина. В качестве электролита применена обычная водопроводная вода. После опыта: G=600 μS, pH=8,5. Напряжение между анодом и катодом Uвх=120 В.

Результаты данного испытания представлены в таблице 1,

где Q - количество водорода, выделившееся к данному моменту времени,

ΔQ - количество водорода, выделившееся за данный промежуток времени.

По сравнению с результатами испытаний по примеру 2 выход водорода примерно в 2 раза выше.

Пример 4

Испытание проведено на образце массой 1,92 г с поверхностью 20,5 см2 в растворе щелочи 4 г/л. В течение опыта раствор нагревался до 70°C при pH=11,6; в конце опыта масса образца равнялась 0,98 г, т.е. израсходовано 0,94 г образца. Испытание закончено на 19 минуте при переполнении измерительного цилиндра до 1150 мл.

Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Полнота выделения водорода составила 98%. Из представленных в таблице 2 результатов видно, как газовыделение зависит от температуры раствора.

Пример 5

Испытание было проведено на образце, в качестве которого использовали пористый алюминий с содержанием окиси кальция 1,5%, весом 5,38 г размером 30×30×24,5 мм и с поверхностью 48 см2. При этом электролиз проводился в электролите с концентрацией щелочи 4 г/л и с подогревом до 70°C с использованием воды с pН от 7 до 12.

Так как выделение водорода происходило очень интенсивно, то при каждом максимальном наполнении мерного цилиндра водорода до 1200 мл пришлось каждый раз прерывать испытание и по новой снаряжать измерительную аппаратуру для следующего испытания. Таких испытаний на одном и том же образце было три, что представлено на таблицах 3-5.

Таким образом, при оптимальном режиме проведения способа (пример 5) за время испытаний выделилось 4,03 л водорода. Согласно известному способу с такого количества алюминиевого сплава максимум должно выделиться 2,6 л водорода, а согласно изобретению выделилось на 1,43 л больше.

Использование предложенного способа позволяет увеличить производство водорода для промышленных целей.

Способ получения водорода на основе химической реакции электролиза алюминиевого сплава и щелочного раствора воды в заполненном электролитом электролизере, в котором расположены анод и катод, отличающийся тем, что в качестве в качестве катода используют пористый алюминий с содержанием окиси кальция 1,5%, помещают его в раствор с содержанием щелочи от 0,2% до 1% и ведут реакцию при температуре от 15°C до 70°C, с использованием воды с pН от 7 до 12.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способам электрохимического окисления железа для получения реагента-окислителя феррата (VI) FeO42-.

Изобретение относится к способу получения альфа-оксида алюминия высокой чистоты. Способ включает анодное растворение алюминия высокой чистоты в водном растворе нитрата аммония, рафинирование электролита путем удаления 50-100% первой партии гидроксида алюминия с предварительным отстаиванием в электролите в течение 12-24 ч, разделение последующих партий гидроксида алюминия и электролита, промывку последующих партий гидроксида алюминия дистиллированной водой и их термическую обработку, которая осуществляется посредством предварительной сушки в течение 12-24 ч при температуре 200-250°С и окончательного прокаливания в течение 15-18 ч при температуре не менее 1100°С, при этом при прокаливании каждые 3 ч производится перемешивание продукта.

Изобретение относится к электролизеру, содержащему корпус с электролитом с размещенными в нем электролизной ячейкой с анодом, катодом и мембраной, разделяющей объем электролизной ячейки на анодное и катодное пространства, анодный контур циркуляции электролита, включающий емкость с электролитом и теплообменник, сепараторы водорода и кислорода, магистрали подвода воды и отвода кислорода и водорода, отличающемуся тем, что электролизер содержит катодный контур циркуляции, совмещенный с анодным контуром циркуляции таким образом, что катодная емкость с электролитом соединена через анодный теплообменник с анодным пространством, а анодная емкость с электролитом соединена с катодным пространством через катодный теплообменник, и байпасную линию, соединяющую катодную емкость с электролитом через кран-регулятор и катодный теплообменник с катодным пространством.
Изобретение относится к электрохимическому способу получения порошка силицида вольфрама, включающий электролиз расплава при температуре 850-950°С, содержащего хлорид натрия, вольфрамат натрия и диоксид кремния.
Изобретение относится к электрохимическому синтезу борида молибдена, включающему электролиз расплава, содержащего хлорид калия, молибдат натрия и оксид бора, хлорид натрия.

Изобретение относится к электролитическому способу получения наноразмерных порошков силицидов лантана, включающему синтез силицидов редкоземельного элемента из расплавленных сред в атмосфере очищенного и осушенного аргона.
Изобретение относится к углеродистой композиции, пригодной для изготовления электрода суперконденсатора в контакте с водным ионным электролитом, причем композиция основана на угольном порошке, способном сохранять и высвобождать электроэнергию, и включает гидрофильную связующую систему.

Изобретение относится к способу отслеживания отказных ситуаций, связанных с потоком сырьевого газа и/или очистительным потоком в электролитических элементах, батареях или системах, причем указанный процесс отслеживания сочетают с предупредительными мерами, которые должны быть приняты в случае таких отказных ситуаций.

Изобретение относится к электролизеру для получения водорода и кислорода из воды, состоящему из корпуса с размещенными в нем катодом в виде полого цилиндра из пористого гидрофобизированного материала и анодом в виде трубы из металла, находящегося между ними сепаратора в виде газозапорной мембраны, с образованием катодной газовой полости между внешней стенкой катода и внутренней стенкой корпуса, анодной полости внутри анода, с нанесенными на поверхность анода и поверхность катода катализатором.

Изобретение относится к катоду для электролиза, содержащему покрытие из никеля толщиной 300-1000 нм, нанесенное методом магнетронного распыления на матрицу пористого оксида алюминия с размерами пор 40-120 нм и расстоянием между стенками пор 10-20 нм.
Наверх