ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА Российский патент 2013 года по МПК C22C32/00 C01B3/08 

Изобретение относится к области энергетики и экологии и может быть использовано для генерирования водорода.

По данному изобретению получают шихту для получения композита на основе алюминия, предназначенного для получения водорода при реакции с водой. При этом полученный водород используют в различных отраслях народного хозяйства, в том числе и на транспорте, как альтернативное топливо. Известен способ производства водорода при использовании энергоаккумулирующих веществ (ЭАВ), выделяющих энергию при химическом взаимодействии с водой [Варшавский И.Л. Энергоаккумулирующие вещества и их использование. - Киев: Наукова думка, 1980. - С.79-105 с.].

Известно техническое решение «Способ получения водорода» (Булашевич Е.А. и др. SU 111165, МПК С01В 3/08, опубликованное 01.01.1957). В нем для получения водорода используют смесь из алюминия, щелочи и воды. Однако у этого способа при использовании этих составляющих недостаточная скорость реакции, к тому же способ не подразумевает использование в промышленных маштабах, так как реакция проводится в колбе. Известен также композит (патент РФ N 2410325, 2007) на основе алюминия для производства водорода, включающий алюминий или его сплав, содержащий не менее 85% алюминия, в виде гранул, порошка или отходов механической обработки алюминия: опилок, стружки, в весовом количестве не менее 90%, обезвоженный гидроксид щелочного металла, разрушающий оксидную пленку при взаимодействии с водой, добавки меди, кремния, магния до 6%, так, чтобы этот композит содержал эти добавки вместе со щелочью в сумме до 10%.

Известна также шихта для получения композита на основе алюминия для генерирования водорода (патент РФ 2253606, МПК С01В 3/08. Опубл. 2005, Бюл. алюминия сухой щелочи. Этот процесс для увеличенного содержания щелочи с целью увеличения скорости реакции, т.е. для увеличения газоприхода с той же реакционной поверхности, хорошо идет при повышенном, относительно атмосферного, давлении окружающей инертной среды, что удорожает и усложняет технологический процесс изготовления композита.

Недостатком известных технических решений является малая скорость газовыделения с единицы поверхности, стоимость и сложность процесса изготовления. Так, скорость газовыделения у прототипа находится в пределах 0,01-0,02 л/м² мин. При используемом в настоящее время, методе прессования для изготовления необходим пресс с мощностью порядка 70 МПа.

Задачей настоящего изобретения является разработка композита для ускорения прохождения реакции и более простого, дешевого способа получения водорода.

Данный технический результат достигается тем, что в шихту для получения композита на основе аллюминия для генерирования водорода, содержащую алюминий, щелочь и активирующую добавку, дополнительно вводят порообразующий гидрид металла дисперсностью до 200 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

аллюминий 87-90;

щелочь 4-5;

активирующая добавка - 4-5;

гидрид металла 2-3.

Целесообразно в качестве активирующей добавки использовать медь или магний.

Также, целесообразно в качестве порообразующего гидрида металла использовать гидрид магния или гидрид титана.

Изобретение иллюстрируют примерами выполнения.

Зависимость газовыделения композита от его состава приведена в таблице 1.

Пример 1.

Готовят 100 г шихты для композиции на основе алюминия для получения водорода, содержащей алюминий (AL) 90 г, щелочь - гидроксид натрия (NaOH) 4 г, активирующую добавку - медь (Си)- 4 г. Перед плавкой в шихту вводят 2 гр. порошкообразного гидрида магния (MgH₂) дисперсностью до 200 мкм перемешивают, помещают в индукционную печь и проводят плавку при температуре 660-700°С. Гидрид магния с температурой разложения 300°С образует в расплаве металла поры, которые заполняются помимо водорода расплавом щелочи, которая не растворилась в расплаве алюминия.

Примеры 2-5. Готовят 100 г шихты для композиции на основе алюминия для получения водорода по технологии, описанной в примере 1 при соотношении компонентов, приведенном в таблице. Результаты измерения удельной производительности (газовыделения) композиций по водороду по примерам и по прототипу представлены в таблице.

Примеры Состав композиции, гр. Алюминий Активирующая добавка Щелочь NaOH Гидрид металла Газовыделение, л/м² мин     Cu Mg   MgH₂ TiH₂   1 90 4   4 2   1,9 2 87   5 5 3   3,5 3 88 5   5   2 1,4 4 89   4 4   3 1,8 5 92 3   3 2   0,05 6 85   5 7   3 0,06 прототип 92 4   4 - 0,02

Как видно из представленных результатов максимальное газовыделение получено у композитов по примерам 1-3, состоящих из компонентов, массовое содержание которых оптимизировано согласно изобретению. Полученная удельная производительность (газовыделение) этих композитов по водороду достигает 3,5 л/м мин. Отклонение от оптимального соотношения компонентов в композиции (примеры 4-6) приводит к значительному ухудшению выделения водорода, количество которого становится соизмеримо с количеством водорода получаемого из известной композиции, принятой за прототип.

Использование данного композита позволяет получать водород в количестве достаточном для его промышленного применения, например в качестве топлива в автомобильном транспорте.

Изобретение относится к области энергетики и экологии и может быть использовано для генерирования водорода. Шихта для получения композита содержит, мас %: алюминий 87-90; щелочь 4-5; активирующая добавка 4-5; гидрид металла 2-3. Использование заявленной шихты позволяет получить композит с порами, образующимися за счет разложения гидрида магния, что приводит к ускорению реакции получения водорода при использовании композита. 1 таблица.

1. Шихта для получения композита на основе алюминия для генерирования водорода, содержащая алюминий, щелочь и активирующую добавку, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошкообразный порообразующий гидрид металла дисперсностью до 200 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
алюминий 87-90 активирующая добавка 4-5 щелочь 4-5 гидрид металла 2-3

2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве порообразующего гидрида металла она содержит гидрид магния.

3. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве порообразующего гидрида металла она содержит гидрид титана.

4. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве активирующей добавки она содержит медь.

5. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве активирующей добавки она содержит магний.