Способ создания высокого давления водорода

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< > 741105 (61) Дополнительное к ввт. сеид-ву— р1)М. КЛ.2 (22) Заявлено 230278 (21) 2579251/18-25

Ci01 N 7/00 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Государстаеиный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 1506.80. Бюллетень Hо 22

Дата опубликования описания 150680 (53) УДК 541.44 (088 ° 8) (72) Авторы изобретения

И.Т.Белаш и Е.Г.Понятовский

Институт физики твердого тела

AH СССР (73) Заявитель (54 ) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

ВОДОРОДА

Изобретение относится к технике высоких давлений и может быть.использовано при изучении физических и физико-химических и термодинамических свойств вещества при высоком . давлении водорода и в химическом производстве для синтеза новых водо" родсодержащнх веществ.

Развитие методов сжатия макроскопических количеств водорода до wcoких давлений в широком интервале температур имеет огромное Фундаментальнонаучное и прикладное значение, как для дальнейшего -изучения свойств самого водорода, который согласно 15 современным теоретическим представлейиям должен при достаточно высоких давлениях перейти в металлическое состояние, обладающее свойствами высокотемпературного сверхпроводни- 20 ка, так и для синтеза новых гидридов, которые представляют интерес как ракетное топливо, средство защиты от нейтронного излучения, аккумуляторы энергии для водородных двигателей внутреннего сгорания и т.д.

Известны способы создания высокого давления водорода путем прямого сжатия водорода в специальных газо.вых камерах высокого давления типа 30 поршень-цилиндр. В этих способах водород вводят в камеру под начальным давлением 1-2 кбар. Начальное сжатие водорода осуществляется с помощью специальных компрессоров или поджимных устройств (1) .

Однако возможности этих способов ограничены сложностью систем уплотнения и водородной хрупкостью конструкционных материалов, из которых изготовляются камеры высокого давления.

Ближайшим техническим решением является способ создания высокого дав-. ления водорода, заключающийся в том, что сжатие водорода осуществляют в специальном коитейнере, помещенном в обычную жидкостную камеру высокого давления. Водород предварительно эакачивают в контейнер под давлением

0,5-1 кбар. Контейнер изготовляют в виде маленькой. бомбочки из материалов не охрупчивающихся .под действием водорода, способных выдержать предварительное давление, и снабжают системой газовых уплотнений. С помощью этого .способа достигают давления до 25-30 кбар. При давлениях до 10 кбар сжатый водород удавалось нагреть до 450 С а при давлении

20 кбар - до 150 С. Во всем интерва741105 ле давлений достигалось охлаждение камеры до -ЗООС (2).

Недостатками известного способа являютсяг ограниченность верхних пределов давления и температуры, достигаемых данным способом, обус-. 5 ловленная применением жидкостных камер высокого давления; необходимость применения сложной системы компрессоров, газопроводов, в ентилей для создания предварительного давления в бомбочке; сложность изготовлЕния прочного контейнера-бомбочки а механическими газовыми уплотнениями, а также вэрывоопасность контейнера-бомбочки с предварительно сжатым водородом.

Цель изобретения — повью ение давлений до величины более 25-30 кбар упрощение способа и повышение его безопасности.

Поставленная цель достигается 20 путем введения коцентрированного водородсодержащего соединения в контейнер типа ампулы, помещения контей нера в камеру высокого давления, пос ле чего производят предварительное Q5 сжатие и . высвобождают водород, раз" лагая соединение люЖм известным способом (например, путем нагрева— термическое .разложение, электрическим током — электролиз, путем проведения ;а обменной химической реакции,нриводя,щей .к выделению водорода) . Затем тем пературу и давление в рабочей зоне камеры высокого давления, а следовательно и водорода в контейнере, доводят до необходимых значений.

Способ осуществляется следуимяим образом.

Верут контейнер в виде глухого с одного конца цилиндра с внутренней . цилиндрической полостью, В контейнер 40 помещают гидрид магния МдН, заливают силиконовую жидкость илй бензин и закрывают отверстие пробкой со свободной посадкой. Ампулу помещают в камеру высокого давления глухим концом 45 вверх. Давление в камере повышают до 1,0 кбар и производят. нагрев ампулы до 1S0-400ОС.При этом гидрид магния разлагается и выделившийся водород собирается в верхней части контейнера. После разложения гидрида, давление и температура рабочей зоны камеры высокого давления, где размещен контейнер, доводится до необходимых величин.

Контейнер с водородсодержащим соединением, а после разложения последнего и с водородом, находится в рабочем пространстве камеры высокого давления и испытывает воздействие давления со стороны передающей дав- бО

-ление среды снаружи, равное давлению водорода изнутри. То есть, контейнер плавает в поле всестороннего давления, что сводит к минимуму тре" ,бования к механическим свойствам 65 его материала и кон струкции. Конт ейнер изготавливается из любого материала, не вступающего в реакцию с водородом при условиях проведения процессов, например, в виде тонкостенной ампулы из меди, латуни или фторопласта.

В отличие от известного способа, контейнер в предлагаемом способе, вследствие простого устройства, может быть помещен не только в гидростатическую, но и в любую квазигидростатическую камеру, например, в камеру типа тороид, что резко повышает верхний предел достигаемых давлений.

Предлагаемый способ создания высокого давления водорода имеет следующие преимущества: расширение интервала достигаемых давлений и температур за счет использования наряду с жидкостными камерами с гидростатикой и различных вариантов твердофазовых камер с квазигидростатикойу простота осуществления, — отсутствие газовых компрессоров, газопроводов, газовых вентилейу отсутствие B контейнере газовых механических уплотнений и отсутствие специальных требований к его прочности; высокая безопасность процесса.

Применение данного способа значительно расширяет экспериментальные возможности исследования поведения веществ при высоком давлении водо- ° рода. Так, с его помощью впервые построены фазовые Т-Р дисграммы систем Cr-Н, Ni-Н И Ni-Ре-Н, синте- зированН гидрид кобальта.

Формула изобретения

1. Способ создания высокого давления водорода, включающий введение водорода в контейнер с последующим помещением контейнера s камеру высокого давления с сжатием его в камере, отличающийся тем, что, с целью достижения давлений более 25-30 кбар, а также упрощения способа, повышения безопасности водород, предварительно:.вводят в. виде конденсированнога соединении в контейнер, после помещения кентей, нера в камеру вЫсокого давяййия в ней создают предварительное давление

1-10 кбар для удержания нужного количества водорода в контейнере, после чего высвобождают водород любым известным способом разложения водородсодержащего .соединения, например, путем нагрева, затем контейнер с выделившимся водородом дополнительно сжимают в камере и изменяют его температуру и давление до необходимых значений.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что водород иэ водо7411 05

Составителв А.Волков

ТехредА.Щенанская . Корректор М.демчик

Редактор С ПатрушЕВа

Заказ 3322/4 Тираж 1019 Подписное .

ЦНИИПИ 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 родсодержащего соединения высвобождают путем электролиза.

3, Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что водород из водородсодержащего соединения высвобождают путем проведения химической реакции замещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы для научных исследова- ний, 1970 Р 3, с.155-156.

5 2 В.Barinowski. "PIatinum Met.

Rev", 16.10.1972.