СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА Российский патент 1994 года по МПК C01B3/08 

Изобретение относится к производству водорода и может быть использовано в качестве источника водорода для различных технических целей.

Целью изобретения является упрощение и удешевление процесса, повышение его безопасности.

Цель достигается тем, что в способе получения водорода путем взаимодействия алюминия с водой порошкообразный алюминий смешивают с порошкообразным оксидом железа в соотношении 1:2,5 - 1:3,5 и прессуют брикет, который помещают в воду или солевой раствор, например раствор морской соли.

Эффективная для активации процесса концентрация раствора составляет 10-20%.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Исходные компоненты используют в виде однородной смеси мелкодисперсных порошков. Смесь прессуют в брикет с помощью пресс-формы. Происходит следующая реакция при погружении в воду:
2Al+6H₂O 2Al(OH)₃+3H₂ Реакция экзотермическая. В результате реакции получается осадок гидроокиси алюминия и оксида железа, который является ферромагнетиком. Оксид железа можно извлечь из осадка и использовать многократно.

П р и м е р. Алюминий дисперсностью 0,4 мм перемешивают с оксидом железа дисперсностью 0,01 мм. Соотношение компонентов смеси 1:3. Смесь прессуют с усилием 1000 кг/см² в брикеты массой 10 г. В сосуд емкостью 1,5 л заливают 1 л воды. Емкость соединяют с газометрической бюреткой при помощи резинового шланга. Брикеты помещают в воду, и емкость плотно закрывают резиновой пробкой.

Нарастание скорости реакции происходит во времени. Связано это с проникновением воды вовнутрь брикета, реагирующая поверхность при этом увеличивается и скорость реакции возрастает.

Основное количество водорода выделяется в течение 30 мин. После этого скорость реакции замедляется из-за образовавшейся гидроокиси алюминия, которая затрудняет проникновение воды к остаточным реакционным зонам.

Массовые характеристики предложенного способа для обычной воды приведены в табл.1.

При соотношении алюминия и оксида железа 1:2 и 1:2,5 остается часть непрореагировавшего алюминия и, следовательно, выход водорода неполный. При соотношении 1:3 весь алюминий вступает в реакцию с водой, т.е. наблюдается полный выход водорода. Дальнейшее увеличение оксида железа в соотношении компонентов нецелесообразно, так как выход водорода не изменяется. Соотношение масс, как видно из таблицы, не влияет на скорость выхода водорода.

Таким образом оптимальное соотношение компонентов 1:3.

При помещении брикета в солевой раствор скорость выхода возрастает в несколько раз. Скорость выхода водорода для различных концентраций солевого раствора приведена в табл.2
Как видно из табл.2, наибольшая скорость выхода водорода соответствует концентрации раствора 10 - 20%, при степени чистоты 99,99% по данным хроматографии.

Предложенный способ получения водорода основан на применении безвредных компонентов, более дешевых и доступных.

Учитывая недефицитность компонентов, используемых в способе, их полную безопасность при длительном хранении, их экологическую безопасность и экологическую безопасность продуктов реакции, данный способ получения водорода на автономных энергоустановках (морские буи, подводные аппараты, электромобили, автономные энергоустановки морских средств связи и радиолокации) является предпочтительным.

Наилучшая область применения этого способа везде, где есть соленая вода (10 - 15%-ный раствор поваренной соли или натуральная морская вода). Экспериментальные исследования проводили на 10 - 15%-ном растворе морской соли. Солевой раствор использовался многократно после добавления воды на величину разложившейся.

Изобретение может быть использовано в стационарных и автономных установках для получения водорода. Водород получают путем смешивания порошкообразного алюминия с порошкообразным оксидом железа в соотношении 1 : 2,5 - 1 : 3.5, прессования в брикет и последующего взаимодействия с водой или 7 - 30% -ным раствором хлористого натрия или морской водой. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА, включающий приготовление и прессование состава на основе алюминия, содержащего металлические добавки, и последующее его взаимодействие с водной средой, отличающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления процесса, повышения его безопасности, в качестве состава на основе алюминия используют порошкообразный алюминий, а в качестве металлической добавки - порошкообразный оксид железа, которые перед прессованием смешивают в соотношении 1 : (2,5 - 3,5) соответственно. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что состав на основе алюминия взаимодействует с водой, или с 7 - 30%-ным раствором хлористого натрия, или морской водой.