Сплав для получения водорода

СО 1 ОЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИНЕ СКРЕСПУБЛИК 1754 НИЯ 1 ДЕТЕЛ АВТОРСКОМ НИЧ ОДОРОДА елезо. алюремний припонентов.иний 3-20; калий 0,01 ржит ж ийи к и ком алюм - 3,2; табл. Ф 30лургии У ьс кого отде- В,И,Жучков, в, Н.А.Вато, М,Л,Хазин, В,А. 10 рмано еладзе по безопасной экспл нераторов АВТт и дом, 1 у 1 Гидрометиз Г О СУДА Р СТ В Е НГ 1 Ы Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ 1 ЛПРИ ГКНТ СССР(71) Институт метпения АН СССР(56) Инструкцияции баплонных гепоиов с водоро1978, с. 10,Изобретение относится к водородной з ергетике, использующей знергоаккумули.- рующие вещества дпя получения водорода, окиспяемого в двигателях внутреннего сгорания.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому сплаву является сплав железа с кремнием с добавкой 5-15 ап 1 оминия для получения водорода путем разложения водного раствора едкого натра.Основным недостатком данного сплава является малая скорость взаимодействия . реагентов и низкая степень использования сплава. Это объясняется тем, что в процессе химической реакции на частицах ферросилиция формируется оболочка из силикатов натрия, которая препятствуег дальнейшему контакту между сплавом и раствором едкого натра. Реакция замедляется и прекращается. вследствие чего коэффициент использования исходного вещества остается низким и составляет60%.Цеп ь изобретения - по вы ш ение удельнойй газопроизводительности и степени использования сплава. 2 (54) СПЛАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕ (57) Сущность: сплав соде миний, кальций, бор, кап следующем соотношени мас. Д: железо 5,0-15,0; кальций 0,1 - 1,5; бор 0,01 1,0; кремний остальное, 1 Это достигается тем, что в сплав для получения водорода из водного раствора едкого натра, содержащий железо, кремний и алюминий, дополнительно вводят кальций, калий и бор при следующем соотношении компонентов, мас,7 О; железо 5-15; алюминий 3 - 20; кальция 0,11,5; калий 0,01 - 1,0; бор 0,01-3,2; кремний остальное,Изобретение позволяет увеличить не только скорость химических реакций, но и объем выделяющегося водорода и таким образом повысить степень использования сплава до 97;, Введение в сплавкальция и бора измельчает структуру сплавапо сравнению с ферросилицием, Образующаяся более. мелкокристаллическая структура обеспечивает большую удельную площадь взаимодействия сплава с раствором едкого натра, что ведет к увеличению объема выделяющегося водорода и повышению козффициента использования исходного энергоаккумулируГощего вещества,Наличие в сплаве добавки бора ведет к образованию в составе сплава многочисленных микрогапьваиопар на границе зе50 рен, существование которых может инициировать процесс растворения частиц порошка сплава при взаимодействии с раствором едкого натра, что ведет к разрушению силикатных оболочек, образующихся на частицах. Разрушение силикатных оболочек позволяет вступить в реакцию с раствором едкого натра более глубоким слоям частиц сплава, Кроме того, на границах и в междендритном пространстве цепочками выделяются вторые фазы, Соответственно этому развивается межкристаллинеская и очаговая коррозия внутри зерна,Наличие в сплаве кальция и калия позволяет сократить расход щелочи и снизить ее концентрацию за счет электрокоррозии, происходящей в самом сплаве, что повышает безопасность работы.Изобретение иллюстрируется следующими примерами.Сплав получали сплавлением или восстановлением отдельных компонентов в инертной атмосфере из коксика, брикетов золы и кварцита.Нижний предел по железу(5) обусловлен технологическими особенностями получения сплава в руднотермической печи, не позволяющей иметь сплав с меньшим количеством железа, Количество железа более 15 приводит к уменьшению степени использования сплава.для получения водорода,СОдержание в сплаве алюминия менее 3% не достаточно для образования силицидов алюминия, улучшающих степень использования сплава. Количество алюминия в сплаве более 20% приводит к образованию сложных интерметаллидов, препятствующих выделению при реакции со щелочным продуктом максимального количества водорода.Содержание кальция в сплаве менее 0,1 и более 1,5% приводит к снижению газопроизводительности по водороду, так как кальций в этих количествах является катализатором этой реакции,КоличествО бора менее 0,01 не позволяет использовать его как катализатор процесса выделения водорода из ферросиликоалюминия. При содержании бора 5 - 10% образуются химические соединения с железом, алюминием и кремнием, что ведет к уменьшению газопроизводител ьности сплава.При содержании кальция и калия В сплаве мейее 0,1 и 0,01 соответственно не происходит интенсивного взаимодействия сплава с раствором и образования щелочных комплексов, благодаря которым происходят наиболее полная реакция сплава со щелочью и лучшее разделение металла и продуктов реакции. Выбор верхнего предела 1%обусловлен тем, что высокая температура руднотермической плавки не позволяет получить5 более 1% калия в сплаве.Полученный сплав испытывали следующим образом, Порошок сплава засыпали втермостатируемый реактор с водным раствором едкого натра концентрацией 10%,10 Через 5-8 с начиналась химическая реакция, сопровождающаяся выделением водорода. Время реакции 60 мин, температурареакции 900 С. Масса сплава 10 г, Выделяющийся газ по газоотводной трубке поступал15 в газометрическую бюретку, Скорость выделения водорода определяли как изменениеобъема выделяющегося газа на единицумассы за единицу времени,Коэффициент использования сплава оп 20 ределяли как отношение экспериментальнополученного обьема газа к теоретическивозможному.Предлагаемый сплав опробован на кафедре общей химии Свердловского горного25 института и в лаборатории металлургии стали и ферросплавов Института металлургииУрО АН СССР.Примеры газовыделения из сплавов известного и предлагаемого приведены в табЗО .лице.По результатам испытаний можно сделать следующие выводы; введение в сплавдополнительных компонентов (кальция, калия и бора) обеспечивает получение опти 35 мальной структуры сплава и позволяетинтенсифицировать химическую реакцию.Наилучшие результаты показал сплав со.став, мас, : железо 10-15; алюминий 4-6;кальция 0,5-1;0; калий 0,5-1,0; бор 0,01-3,2;40 кремний остальное.Коэффициент использования исходноговещества повысился до 96-97% против 600 в известном сплаве, а удельная производительность возросла здо 4,71 10 м кгс - 145 против 1,41 10 м кг св известномсплаве.Формула изобретенияСплав для получения водорода,.содержащий железо, кремний и алюминий, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения удельной газопроизводительности и степени использования сплава, он дополнительно содержит кальций, бор и калий при следующих соотношениях компонентов, мас,:Железо 5,0 - 15,0 Алюминий 3,0 - 20,0 Кальций 0,1-1,5 Бор 0,01-3,2Калий 0,01-1,0 Кремний Остальное.ф м 1 О й А 1 С г 41 ,42 ,39 ,38 ,10 ,05 ,20 2 60 93 92 91 72 696,04,014,016,0519,0 93 68 1,91 1,80 4 32 4,43 2,01 71 97 73 97 69 4,53 2,14 4,592,14 4,23 2,15 2,11 5,410,0144914,0012,1 83,4970,466,572179,574,075,071,075,9975,ОФ 71 70 92 0,7 0,3 1 5 з 1011,4,71 2,154,62 1,92 4,69 1,6 2,0 1,3 3,2 1,0 3,30,4 0,01 1,0 2,0 5,0 9,0 6 о 72 90 94й ЬЬ Составитель А.ЗавьялоТехред ММоргентал ректор НМилюкова Редактор Нфедор Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 каз 2863 ВНИИПИ Гост нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 изводств 5,015,010,015,19,111,210,214,013,010,211,36,26,914,27,8 75,0 86,0 78,4 73,2 77,0 63,0 84,5 67,0 67,681,0 79,0 70,8 70,4 74,9 74,0 74,0 74,О 71,1 3,020;020,42,815,01415,1218,010,014,019,04,012,516,7912,05,010,015,015,012,015,00,5 2,00,9 1,00,7 1,60,15 1,80,8 2,00,5 2,50,8 0,8О,7 0,51,0 О,б0,1 2,91,О 2,71,1 2,50,08, 2,90,50,10,8 0,090,8 3,00,9 340,5 2,00,2 2,41 О 0 67 Оу 5 1,30 7 1,27 0,5 1,29 01 - 085 0,1 0,81 04 1,24 0,2 . 1,29 0,6 0,74 0,6 0,69 0,9 1,27 0,3 О,88 0,8 0,85 0,51,35 0,91 0,910,4 1,38 0,1 0,82 О,О 1 0,009 0,81 1,01 0,79 1,00 1,00 438 1,ОО О,"94 0,5 0,7 1,00 0,6 1,39 1,00 1,33