Способ получения водорода

ЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ ИСАНИЕТОРСКОМУ СВИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(.56 ) Рогинский С.М., 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 80128650 взаимодействия кремнийсодержащих материалов со щелочами. Целью изобретения является увеличение скоростивыделения водорода, расширение сырьевой базы и удешевление процесса, Дляполучения водорода осуществляют взаимодействие щелочных растворов скремнийсодержащим материалом, в качестве кремнийсодержащего веществаиспользуют твердый продукт взаимодействия металлургического силикокальция с соляной кислотой, Количествовыделившегося водорода достигает99 об.7 за 24 ч. 1 табл.(об.7, поотношению ковсему выделившемуся газучерез 24 ч) Примечание начала отделения ее отсолянокислогораствора, ч реакции навески со щелочью, мин 0,25 60,0 0,5 86,.2 Реакция протекаетвесьма бурно 10 99,5 0,25 15,2 82,2 10 0,25 24 20,3 Отмечается снижениеначальной скоростиреакции 95,3 10 0,25 72 15,4 67,2 10 96,9 60 Изобретение относится к области водородной энергетики, а именно, к способам получения водорода путем взаимодействия кремнийсодержащих материалов со щелочами. 5Цель изобретения - увеличение скорости выделения водорода, расширение сырьевой базы и удешевление процесса.1П р и м е р 1. При взаимодействии силикокальция с 25-377.-ной соляной кислотой протекает активная химическая реакция с образованием осадка желто-зеленого цвета и выделением15 водорода последний также может бытьутилизирован. Осадок отделяется от раствора кислоты фильтрацией и просушивается. Лучше применять вакуумную сушку. Полученный порошок желто- зеленого цвета и является источни 20 ком водорода при его реакции с растворами щелочей.Исследованиями установлено, что полученный таким образом продукт (условная формула - Б .Н О) чрез 2вычайно активен даже к разбавленным растворам щелочей 1 10,1 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 н. ИаОН с выделением водорода (навеска -ф 0,04 г, 1= 2211 С, Р ; = 750 мм рт.ст.) приведены в таблице.3 1286Отмечено, что активность продуктане меняется, если осадок находится под раствором соляной кислоты. Послеего 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 огнеопасен, не содержит токсичных ве ществ.Для иллюстрации преимуществ предлагаемого способа были проведены опы 1ты по взаимодействию активированного кремния (прототип) и силикокаль 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,7) его ко всему объему выделившегося газа через 24 ч. Навески образцов составляли 0,04-0,05 г.Дисперсность порошков кремния и силикокальция во всех опытах была сопоставимой, 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 промьппленногосиликокальция.П р и м е р 2. Взаимодействие электролитического кремния с раствором щелочи (7 н) при 22 С и 60 ОС после предварительной обработки в 40 Х-ной плавиковой кислоте и течениео 5 ч при комнатной темпеРатУРе (22 С).55Навеска кремния в 0,0522 г отби-. ралась от общей массы кристаллов, предварительно обработанных плавиковой кислотой. Анализ проводили сра 506 4зу после окончания обработки. Раствор ИаОН 7 н. При 22 оС вьщелилось 1за 1 С мин 2,8 мл, через 24 ч - 50,0 мл, что для контрольного времени составляет 5,6 об.7 водорода.При 60 С и при навеске в 0,0533 г получено за первые 10 мин 16,3 мл газа. Через 24 ч вьщелилось 57,0 мл водорода, что для контрольного време" ни составляет 30,0 об.Ж.П р и м е р 3. Взаимодействие промьппленного силикокальция с растворами щелочей.Был использован продукт, содержащий но данным анализа: 15-17 Х Са, до 107 Ре до 27. примеси А 1 и др, металлов, остальное - кремний.Навеска силикокальция в 0,055 г с 0,1 н БаОН при 22 С выделила0,1 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,7 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 г с 0,1 н БаОН при 60 ОС за 10 мин вьщелила около 0,1 мл газа. Через 24 ч объем водорода составил м 1,0 мл. За контрольное время получено10,0 об.Х газа.Навеску силикокальция в 0,055 г вносили в 7 н ИаОН, подогревали до 60 С, За 10 мин выделилось 0,8 мл водорода, Через 24 ч выделилось 2,6 мл газа. За контрольное время получено 30,7 об.7 водорода.Таким образом, полученные данные показывают, что скорость выделения водорода для всех исследованных видов кремния и силикокальция намного уступает реакции с продуктом. формула изобретенияСпособ получения водорода путем взаимодействия щелочных растворов с кремнийсодержащим материалом, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения скорости вьщеления водорода и удешевления процесса, в качестве кремнийсодержащего вещества используют твердый продукт взаимодействия металлургического силикокальция с соляной кислотой.