Состав для аккумулирования водорода Советский патент 1985 года по МПК C01B3/08 C01B6/02 

О5 4;:

сл

ОС

а Изобретение относится к процессам аккумулирования водорода контактированием с твердыми интерметаллическими соединениями и может применяться в химической технологии, металлургии и автомобильной промышленности. Известен состав для аккумулирования водорода, содержащий TiNiMo,i где М Сг, Мп, Fe или Си. Добавка меди не влияет на скорость поглощения водорода, но снижает содержание водорода в гидридной фазе; добавки Fe или Мп снижают скорость поглощения Нг по сравнению с TiNi 1. Известен также состав для аккумулирования водорода, содержащий LaNiy с небольшими добавками третьего компонента (А1. Си или Fe), имеющий общую формулу l Nij-xMx где X 0,1. Введение добавки меди приводит к снижению сорбционной емкости по водороду и увеличению времени цикла сорбция-десорбция 2. Однако введение добавок меди как в случае TiNi сплава, как и в случае LaNi5 не приводит к повыщению сорбционной емкости аккумулятора по водороду, а наоборот ведет к некоторому ее снижению по сравнению с интерметаллидами TiNi и LaNis. Эти свойства тройных сплавов не позволяют их широко применять для аккумулирования водорода. Наиболее близким к предлагаемому является состав для аккумулирования водорода, включающий Mg и Ni и имеющий общую формулу MgjNi 3. Недостатком известного сплава является невысокая сорбционная емкость (3,6 мае. % Н ), а также скорость поглощения водорода, составляющая 15-20 мин. Цель изобретения - повышение водородопроизводительности аккумулятора водорода за счет увеличения его сорбционной емкости и скорости поглощения водорода. Поставленная цель достигается тем, что аккумулирования водорода на основе магния и никеля, дополнительно содержит медь, при следующем соотношении компонентов, мае. %: Никель49,0-51,8 Медь3,0-6,0 МагнийОстальное Данный состав имеет сорбционную емкость 3,8-3,9 мае. % водорода, т. е. на 6-8% большую по сравнению с известным составом, а также скорость поглощения водорода в 1,5-2,5 раза более высокую, чем известный состав. Введение меди в MgjNi в отличие от известных сплавов (TiNi и LaNis) повышает сорбционную емкость и скорость поглощения водорода, что объясняется образованием на поверхности сплава неокисленных активных центров, облегчающих хемоеорбцию водорода и его диссоциацию на атомы. Кроме того, добавка меди повышает коэффициент диффузии водорода в массе образца за счет создания дополнительных анионных вакансий. Сплав представляет собой серый порошок с удельным весом 5,7 г/см Пример 1. 4,52 г магния (45,2о/о); 5,18 г никеля (51,8%); 0,3 г меди (3,0«/о) сплавляют в тигельной печи под флюсом УС1-КС1 при температуре - 900°С в течение 15 мин и охлаждают со скоростью 5°С/мин. Пример 2. 4,52 г магния (45,2%); 5,18 г никеля (51,8%) и 0,3т меди (3,0%) сплавляют как в примере I. Полученный образец очищают от окалины, помещают в металлический реактор и откачивают до остаточного давления 10 мм. рт. ст. в течение 30 мин при 300°С, после чего в реактор с образцом подается водород под давлением 30 атм. Скорость поглощения водорода образцом и его количество фиксируется по изменению давления в замкнутой системе. После установления постоянного давления в системе реактор охлаждают и образец анализируется на содержание водорода методом высокотемпературной вакуумной экстракции водорода. Результаты анализа: содержание водорода в образце 3,8 мае. %. После активации образец гидрируется полностью за 8 мин. Пример 3. 4,51 г магния (45,1%);. 4,9 г никеля (49,0%) и 0,6 г меди (6,0%) сплавляют ка,: т примере 1 и обрабатывают как в примере 2. В реактор с образцом подается водород под давлением 5 ат.м. Результаты анализа: содержание водорода в образце 3,8 мае. % После активации образец гидрируется полностью за О мин. Пример 4. 4,51 г магния (45,1%); 5,04 г никеля (50,4%) и 0,45 г меди (4,5% сплавляют как в примере 1 и обрабатывают как в примере 2. В реактор е образцом подается водород под дав.лением 15 атм. Результаты анализа: содержание водорода в образце 3,9 мае. % Поеле активации образец гидрируетея полностью за 6 .мин. Пример 5. 4,51 г магния (45,1%); 5,29 г никеля (52,9%) и 0,2 меди (2,0%) сплавляют как, в примере 1 и обрабатывают как в примере 2. В реактор е образцом подается водород под давлением 20 атм. Результаты анализа: содержание водорода в образце 3,6 мае. % После активации образец гидрируется полностью за 15 мин. Пример 6. 4,5 г магния (45,1%); 4,79 г никеля (47,9%) и 0,7 г меди (7,0%) сплавляют как в примере 1 и обрабатывают как в примере 2. В реактор с образцом подается водород под давлением 25 атм. Результаты анализа, содержание водорода в образце 3,4 мае. % После активации образец гидрируется полностью за 20 мин.

Как видно из приведенныл лримеров, предлагаемый сплав по сравнению с прототипом, который одновременно является и базовым объектом, позволяет проводить процесс абсорбции водорода со значительной скоростью, сохраняя при этом высокое его содержание в гидридной фазе.

Кроме того, замена части никеля - важного конструктивного материала - медью позволяет снизить стоимость производства сплава для аккумулирования водорода.

СОСТАВ ДЛЯ АККУМУЛИРОВАНИЯ ВОДОРОДА на основе магния и никеля, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости поглощения водорода, он дополнительно содержит медь при следующем соотнощении исходных компонентов, мае. %: Никель49,0-51,8 Медь3,0-6,0 МагнийОстальное