Способ создания высокого давления водорода

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения И.Т.Белаш и Е.Г.Понятовский Институт физики твердого тела АН СССР(54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ВОДОРОДАИзобретение относится к техникевысоких давлений и может быть.использовано при изучении физическихи физико-химических и термодинамических свойств вещества при высоком .давлении водорода и в химическомпроизводстве для синтеза новых водо"родсодержащнх веществ,Развитие методов сжатия макроскопических количеств водорода до высоких давлений в широком интервале температур имеет огромное Фундаментальнонаучное и прикладное значение, какдля дальнейшего"изучения свойствсамого водорода,.который согласно 15современным теоретическим представлейиям должен при достаточно высокихдавлениях перейти в металлическоесостояние, обладающее свойствамивысокотемпературного сверхпроводника, так и для синтеза новых гидридов,которые представляют интерес какракетное топливо, средство защиты отнейтронного излучения, аккумуляторыэнергии для водородных двигателей25внутреннего сгорания и т.д.Известны способы создания высоко-.го давления водорода путем прямогосжатия водорода в специальных газо.вых камерах высокого давления типа 30 порнень-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 0,5-2 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 интерваФормула изобретения ле давлений достигалось охлаждениекамеры до -30 С 2),Недостатками известного способаявляются: ограниченность верхнихпределов давления и температуры,достигаемых данным способом, обус-. 5ловленная применением жидкостныхкамер высокого давления; необходимость применения сложной системыкомпрессоров, газопроводов, вентилейдля создания предварительного давления в бомбочке; сложность изготовлЕния прочного контейнера-бомбочкиа механическими газовыми уплотнениями, а также вэрывоопасность контейнера-бомбочки с предварительносжатым водородом.15Цель изобретения - повышениедавлений до величины более 25-30 кбарупрощение способа и повышение егобезопасности.Поставленная цель достигается 20путем введения коцентрированноговодородсодержащего соединения в контейнер типа ампулы, помещения контейнера в камеру. высокого давления, после чего производят предварительное 25сжатие и.высвобождают водород, раз"лагая соединение люЮм известнымспособом (например, путем нагрева -термическое .разложение, электрическимтоком - электролиз, путем проведенияобменной химической реакции,нриводя,щей,к выделению водорода), Затем температуру и давление в рабочей зонекамеры высокого давления, а следовательно и воцорода в контейнере, доводят до необходимых значений.Способ осуществляется следуимцимобразом.Верут контейнер в виде глухогос одного конца цилиндра с внутренней. цилиндрической полостью. В контейнер 40помещают гидрид магния Мдн , заливают силиконовую жидкость илй бензини закрывают отверстие пробкой со свободной посадкой. Ампулу помещают в камеру высокого давления глухим концом 45вверх. Давление в камере повышаютдо 1,0 кбар и производят. нагревампулыдо 150-400 ОС,При этом гидридмагния разлагается и выделившийсяводород собирается в верхней частиконтейнера. После разложения гидрида,давление и температура рабочей зоныкамеры 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 высокогодавления и испытывает воздействиедавления со стороны передающей дав- бОление среды снаружи, равное давлению водорода изнутри. То есть, контейнер плавает в поле всестороннегодавления, что сводит к минимуму тре",бования к механическим свойствам 5 его материала и конструкции. Контейнер изготавливается из любого материала, не вступающего в реакцию сводородом при условиях проведенияпроцессов, например, в виде тонкостенной ампулы из меди, латуни илифторопласта.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, вкамеру типа фтороидфф, что резкоповышает верхний предел достигаемыхдавлений,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 вентилей; отсутствие в 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 вйсоком давлении водо-рода. Так, с его помощью впервые построены фазовые Т-Р дисграммы систем Сг-Н, Я 1-Н И М-Ре-Н, синте- зированН гидрид кобальта. 1. Способ создания высокого давления водорода, включающий введение водорода в контейнер с последующим помещением контейнера в камеру высокого давления с сжатием его в камере, отлич ающийс я тем, что, с целью достижения давлений более 25-30 кбар, а также упрощения способа, повышения безопасности водород, предварительновводят в.виде конденсированного соединении в контейнер, после помещения контей, нера в камеру вЫсокого дарения в ней создают предварительное давление 1-10 кбар для удержания нужного количества водорода в контейнере, после чего высвобождаютводород 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 - щ и й с я тем, что водород иэ водо741105 Составителв А.ВолковТехредА.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, Раушская наб., д. 4/5филиал .ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 родсодержащего соединения высвобождают путем электролиза.3, Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что водород из водородсодержащего соединения высвобождают путем проведения химической реакции замещения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Приборы для научных исследований, 1970 9 3, с.155-156