Состав для аккумулирования водорода

союз советскихсоциАлистичесниРеспуБлин 9) (11) 4(51) В б 02 суддрственн о делАм изо комитет ссср ЕНИЙ И ОТНРЫТИ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СТВУ(54) (57) СОСТАВ ДЛЯ АККУМУЛИРОВАНИЯ ВОДОРОДА на основе магниевого сплава, содержащий железо или алюминий, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью .снижения спекаемости и предотвращения возгонки магния при сохранении формы и механической прочности, он дополнительно содержит оксид алюминия или нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:Железо или алюминий 10-50 Оксид алюминия илинатрид бораМагниевый сплав еИзобретение относится к области неорганической химии, а именно к гидридам интерметаллических соединений, и может найти применение при приготовлении аккумуляторов нодо- рода и химической, автомобильной 5 промышленности и глеталлургии.Известен состав для аккумулирования водорода, представляющий собой сплав, состав которого может быть выражен стехиометрической Фор мулой Ь.З. М, М, где Ь - один из редкоземельных элементов или сплав на основецерия;Т - один из металлов Па группы 15Периодической системы элементов;М - один из переходных металлонили алюминий, кремний, олово;20х и- коэффициенты, изменяющиесяот 0 до 1;а и в-индексы, соответствующиестехеометрии сплава компонентов Ь, Т и М 11 .Недостатком этого состава является разрушение его при абсорбции водорода с образованием мелкодисперсного порошка, а также спекаемость и возгонка магния н процессе эксплуатации, что уменьшает содержание водорода в составе.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является состав для аккумулирования водорода на основе интерметаллического соединения и негидрируемых металлов - никеля, меди, железа и алюминия, получаемый прессованием и термообработкой ком, понентов Г 21, 40Недостаток известного составаспекаемость и возгонка глагния в процессе эксплуатации состава, содержащего н качестве интерметаллического соединения магниевый сплав, что 45 уменьшает содержание водорода в составе. Цель изобретения - снижение спекаемости состава для аккумулирования нодорода и предотвращение возгонки магния при сохранении формы и механической прочности.Поставленная цель достигается тем, что состав для аккумулирования водорода на основе магниевого сплава, содержащий железо или алюминий, дополнительно содержит оксид алюминия или нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:Железо или алюминий 10-50 60Оксид.алюминия или нитридбора 2-5Магниевый сплав Остальное,Используемый магниевый сплав имеет следующий состав, Ъ: 65 Редкоземельныйэлемент, мишметалл 8-50 Металл из группыА 1, Со, Ы, Сц 0-20 Магний Остальное Введение в состав для аккумулирования водорода алюминия или железа обеспечивает механическую прочность состава и сохранение его формы н процессе гидрирования- дегидрирования.Экспериментально установлено, чтоприсутствие в составе ВИ или А 1 О предотвращает его спекаемость и возгонку магния, что позволяет сохранить высокую сорбционную емкость состава н процессе длительной эксплуатации,Предложенный состав готовитсяпрессованием порошка сплава с порошком алюминия или железа и оксида алюминия или нитрида бора при 100- 500 С и 300-30000 атм. Кроме алюминия или железа могут быть использованы порошки алюминиевых или железных сплавов, выпускаемых промышленностью.П р и м е р 1, 9,0 г магния и1,0 церия (86 мас,Ъ сплава) сплавляют и тигельной печи под Флюсом КС 1 - 1 1 С 1 при 700 С и отливают в массивную изложницу. После охлаждения сплав измельчают и смешивают с 1,2 г порошкообразного алюминия (10 мас.Ъ) и 0,5 г. нитрида бора (4 мас.Ъ). Смесь прессуют при 250 С и 10000 атм, Полученный после прессования образец помещают н металлический реактор, вакуумируют до 10 мгл, рт,ст. в течение 30 мин при 200 дС и затем подают водород под давлением 30 атм. Количестно поглощенного водорода рассчитывается по изменению давления в замкнутой системе,После 15 циклов абсорбции-десорбции водорода образец не меняет свою форму и механическую прочность Содержание водорода н образце 6,1 мас. Ъ ( в пересчете на чистый сорбсит 7,09 мас,Ъ),П р и м е р 2. Сплав, содержащий 6,0 г магния, 2,4 г лантана и 1,6 г никеля (48 мас.Ъ сплава) готовят по примеру 1. После измельчения сплав смешивают с 10,5 г порошкообразного железа (50 мас.Ъ)и 0,4 г оксида алюминия (2 мас.Ъ) и прессуют при 400 С и 30000 атм, после чего обрабатывают по примеру 1.После 15 циклов абсорбции-десорбции водорода образец не изменяет свою форму и механическую прочность. Возгонки магния и спекания не наблюдалось. Содержание водорода в образце 2,5 мас.Ъ (в пересчете на чистый сорбент 5,07 мас.Ъ) .П р и м е р 3. 5,0 г магния,1,0 г кобальта и 4,0 г церия сплавляют по примеру 1 (79 мас.Ъ сплава).Сплав измельчают и смешивают с 2,0 галюминия (16 мас.Ъ) и 0,6 г нитридабора (5 мас.Ъ) . Смесь прессуют при300 С и 15000 атм и обрабатывают поопримеру 1.После 10 циклов абсорбции-десорбции водорода образец не меняетсвою форму и механическую прочность. 10Возгонки магния и спекания не наблюдалось. Содержание водорода в обтразце 3,7 мас.Ъ (пересчете .на чистыйсорбент 4,6 мас.Ъ)П р и м е р 4. 8.0 г магния, 151,0 г мишметалла и 1,0 г алюминиясплавляют по примеру 1 (65 мас,Ъсплава), измельчают, смешивают с5,0 г порошкообразного железа (32мас.Ъ) и 0,4 г оксида алюминия20(3 мас.Ъ) и прессуют при 500 С иодавлении 7000 атм. Полученный послепрессования образец обрабатываютпо примеру 1После 10 циклов абсорбции-десорбции водорода образец не изменяетсвою форму и механическую прочность,Возгонки магния и спекания не наблюдалось. Содержание водорода в образце 4,1 мас.Ъ (в пересчете на чистый сорбент 6,32 мас.Ъ).П р и м е р 5. 6,5 г магния,3,0 г лантана, 0,5 г меди сплавляютпо примеру 1 (85 мас.Ъ сплава),Сплав измельчают и смешивают с 1,5 гпорошкообразного дюралевого сплава(2 мас.Ъ). Смесь прессуют при 200 Сои 1000 атм и обрабатывают по примеру 1.После 10 циклов абсорбции-десорбции водорода образец не изменяетсвою форму и механическую прочность.Возгонки магния и спекания не наблюдалось, Содержание водорода в образце 4,7 мас.Ъ (в пересчете на чис 45)тый сорбент 5,57 мас.Ъ),П р и м е р б. 9,0 г магния и1,0 г церия (90 мас.Ъ сплава) сплавляют по примеру 1. После охлаждениясплав измельчают и смешивают с 1,2 г 5порошкообразного алюминия (10 мас.Ъ).Смесь прессуют при 250 С и 10000 атм.Полученный после прессования образецобрабатывают по примеру 1.После 15 циклов абсорбции-десорбции водорода наблюдается спеканиеобразца, Количество поглощенного. водорода уменьшается (в пересчетена чистый сорбент) за счет возгонкимагния с .7,09 до 6,07 мас.Ъ водорода,П р и м е р 7, Сплав, содержащий6,0 г магния, 2,4 г лантана и 1,6 г никеля (50 мас,Ъ сплава) готовят попримеру 1. После измельчения сплавсмешивают с 10,0 г порошкообразногожелеза (50 мас.Ъ) и прессуют прио400 С и 30000 атм, после чего обрабатывают по примеру 1.После 20 циклов абсорбции-десорбции водорода наблюдается спеканиеобразца. Количество поглощенноговодорода уменьшается за счет возгонки магния с 5,07 до 4,7 мас.Ъ водорода (в пересчете на чистый сорбент),П р и м е р 8. 5,0 г магния,1,0 г кобальта и 4,0 г церия сплавляют по примеру 1 (84 мас.Ъ сплава).Сплав измельчают и смешивают с 1,9 галюминия (16 мас.Ъ). Смесь прессуютпри 300 С и 15000 атм. и обрабатывают по примеру 1.После 25 циклов абсорбции-десорбции водорода наблюдается спеканиеобразца, Количество поглощенноговодорода уменьшается эа счет возгонки магния с 4,6 до 4,0 мас.Ъ водорода (в пересчете на чистый сорбент) .В табл.1 приведены показатели содержания компонентов в композиционном составе, подтверждающие оптимальность выбранного содержания компоненгов,Иэ приведенных примеров и данных табл. 1 видно, что предлагаемое соотношение композиционного состава является оптимальным. Меньшее по сравнению с указанным, количество алюминия или железа не обеспечивает необходимой механической прочности аккумулирующего состава, большее- приводит к значительному уменьшению количества поглощаемого водорода. Меньшее, по сравнению с указанным количество нитрида бора или оксида алюминия приводит к спеканию состава и возгонке магния, большее - к снижению количества поглощаемого водорода.В табл.2 приведены сопоставительные данные известного и предложенного состава в оптимальных условиях.Как следует иэ приведенных примербв в табл.2, использование предложенного состава по сравнению с прототипом, при сохранении механической прочности предотвращает спекание состава и возгонку магния после 15-25 циклов абсорбции-десорбции и сохраняет постоянным количеством поглощенного водорода. Создание маг ниевого композиционного состава для аккумулирования водорода позволит значительно упростить конструкции и устройства для хранения и транспортировки водорода.Ре 60 А 1 а 02 1,9 Не наблюдалось Не наблюдалось 3 Му 80, Мд 10,А 1 10 67(после 15циклов3,8 ) 4 Мд 50, Сб 40,Со 10 А 1 16 ВИ 10 3,0 Не наблюдалось 84Таблица 2 Абсорбция - десорбция составом дложенным звестным юсле 15-тициклов осле 3иклов после 15-тициклов цикло 7,0 б,5,07 5,07,15 НИИПИ Заказ 645/22 Тираж 462 офисно ППП "Патеитф, г. Ужгород, ул.Проектная, 4 Составпо при.меру алюминияили железа оксида алюминия илинифгрида бора Изменениеформы образца