ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАСПЛАВА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВА Ni-В ДЛЯ АККУМУЛЯТОРОВ ВОДОРОДА Российский патент 2014 года по МПК C22B9/16 B22D27/02 C01B6/24 C22C19/03 C22F1/10 

Изобретение предназначено для получения сплава для аккумуляторов водорода и может быть использовано при производстве энергетических машин и в автомобилестроении.

Известно устройство «СПЛАВ ДЛЯ АККУМУЛИРОВАНИЯ ВОДОРОДА». SU. Патент №1207087. А1. МПК⁶ C01B 6/02. Заявка: 3765511/26, 25.06.1984

Сплав для аккумулирования водорода, содержащий магний, никель и лантан или церий или мишметалл, отличающийся тем, что, с целью повышения сорбционной емкости, указанные ингредиенты взяты в следующем соотношении, ат. %:

Никель - 1-10

Лантан или церий, или мишметалл - 1-9

Магний - Остальное. (Прототип)

Недостатком является малое число дефектов структуры сплава, а это - центры кристаллизации металла - места насыщения водородом сплава.

Известно устройство «ЭЛЕКТРОЛИЗЕР И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ЭЛЕКТРОЛИЗОМ ИЗ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО». RU. Заявка: 93054000/02, 13.08.1993.А. МПК⁶ C25C 7/00.

Электролизер для электролитического извлечения металла, который предназначен для получения электролизом металлов из разбавленных растворов солей этих металлов, содержит тонкостенную трубу, изготовленную из металла, который будет осаждаться, и расположенную между двумя пластмассовыми концевыми колпаками. Верхний и нижний концевые колпаки соответственно содержат впускную и выпускную трубки, оси которых перпендикулярны оси трубы и направлены по касательной к кольцеобразной полости, находящейся между трубой и средним цилиндрическим электродом. Это способствует формированию спирального или турбулентного потока жидкости внутри кольцеобразной полости, что обеспечивает равномерное осаждение получаемого электролизом материала на трубе.

Недостатком является малое число дефектов структуры сплава, а это - центры кристаллизации металла - места насыщения водородом сплава. Известно устройство «СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ». RU. Патент №2401327.С2. МПК C25C 3/36 (2006.01). Заявка: 2008124077/02, 11.06.2008.

Способ включает введение в расплавленный алюминий катода легирующих элементов из малорастворимого анода путем растворения его в калиевом криолит-глиноземном расплаве, или смеси калиевого и натриевого криолит-глиноземного расплава, или в натриевом криолит-глиноземном расплаве при температуре 700-960°C и плотности тока на аноде 0,2-1,5 А/см² и восстановления легирующих элементов в расплавленном алюминии на катоде. В качестве малорастворимого анода используют металлический сплав или кермет, или керамический материал с содержанием легирующих элементов 2-97 мас. %. В качестве легирующих элементов используют олово, никель, железо, медь, цинк, хром, кобальт и кремний. Повышается технологичность способа за счет снижения температуры и трудоемкости операций, а также уменьшается загрязнение окружающей среды при осуществлении способа.

Недостатком является малое число дефектов структуры сплава, а это центры кристаллизации металла - места насыщения водородом сплава.

Технический результат (цель изобретения) получения сплава «Ni-В» с большим количеством дефектов структуры сплава, а это центры кристаллизации металла - места насыщения водородом сплава, и полученный сплав является аккумулятором водорода. Техническим результатом (техническим решением) является то, что в стадии остывания и кристаллизации сплава «Ni-В» используется импульсный электрический ток.

Для получения сплава «Ni-В», применяемого для аккумуляторов водорода, в стадии остывания и кристаллизации сплава используется импульсный электрический ток. После нагревания и расплавления в тигеле получается сплав из Ni (Никеля) и B (Бора). Процентное содержание Бора в сплаве может колебаться от 1% до 8%. Температура плавления от 1453 до 1445 град. Цельсия сплава зависит от процентного содержания Бора. При кристаллизации температура расплава при температуре остается постоянной, идет выделение и отвод тепла. В начале падения температуры расплава, означающее завершение кристаллизации, подача импульсного тока прекращается и производится резкое охлаждение полученного сплава до нормальной температуры. Тем самым сохраняется дефектная структура кристаллической решетки сплава.

Импульсный ток создает условия для нарушения процесса кристаллизации в стадии остывания расплава, а значит, создается массовое нарушение структуры кристаллов сплава. Эти нарушения становятся центрами кристаллизации. В дальнейшем использовании сплава, в центрах кристаллизации идет проникновение ионов «H+» (Водорода) в структуру сплава. При максимальном насыщении водородом сплава с содержанием В до 8%, получается формула «Ni (91%) B (8%) H (1%)». Импульсный ток с частотой до 1000 Гц, амплитуда тока до 50 В, плотность тока от 5 до 100 А/дм создает условия для нарушения процесса кристаллизации, а значит, создается массовое нарушение структуры сплава. Эти нарушения становятся центрами кристаллизации.

Аккумуляторы водорода накапливают в себе атомарный водород. В центрах кристаллизации идет проникновение катионов «H+» (Водорода) в структуру сплава. Чем больше дефектов структуры сплава, тем быстрее, впоследствии, идет зарядка аккумуляторов водорода.

Полученный сплав используется в качестве аккумулятора водорода.

Технико-экономические характеристики значительно выше прототипа.

Изобретение относится к сплавам аккумуляторов водорода. Сплав Ni-B с дефектами структуры, который получен путем кристаллизации расплава Ni-B под воздействием импульсного электрического тока, предложено применять в качестве аккумулятора водорода. Обеспечивается образование большого количества дефектов структуры сплава, которые являются центрами насыщения сплава водородом, что позволяет использовать полученный аккумулятор водорода в производстве энергетических машин для транспорта.

Применение сплава Ni-B с дефектами структуры, полученного путем кристаллизации расплава Ni-B под воздействием импульсного электрического тока, в качестве аккумулятора водорода.