Состав для аккумулирования водорода и способ его приготовления Советский патент 1985 года по МПК C01B3/08 C01B6/02 

N0 4 Изобретение относится к неорганической химии, а именно к гидридам металлов и интерметаллических соединений, и может найти применение при приготовлении аккумуляторов во дорода для хш 1ической, автомобильн промьдиленности и металлургии. Известен способ приготовления аккумулятора водорода, включающий смешение металла-лантана с металла ми из группы никель, железо, сереб ро и вязкоэластичным материалом, например полиэтиленом. Смесь нанос на одну или обе стороны прочной по ристой пластины из стали или синте тической смолы и помещают в печь для спекания всех компонентов в го товое изделие в атмосфере водорода или в вакууме ij . 1е.1;с:с,;а.:;ком этого сгюсоба являе ся малая скорость абсорбции-десорбции водорода. Наиболее близким к предлагаемом по технической оутдности и дост51гае мому результату является способ пол чения аккумулятора водорода на осно ве Бодородпоглощающего материала путем смешения егО с полимерным материалом - политетрафторэтиленом поессования и термообработки смеси 2 . , . Недостаток известного способа меньшая по сравнению с чистым водородпоглощающим материалом скорость абсорбции-десорбции водорода и возможность образования в процессе эксплуатации высокоактивных по отно uieHHio к металлам галогенводородов и галогенуглеводородов, что может приводит1з к самовоспламенению состава и позьляает взрЕзШоопасность про jj.ecca его эксплуатации. Цель изобретения - увеличение скорости абсорбции-десорбции водорода и уменьшение взрывоопасности состава. Поставленная цель достигается тем, что состав для аккумулирования водорода, включающий сорбент водоро да и полимерный связующий компонент в качестве полимерного связующего содержит кремнийорганический каучук и дополнительно - нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мае %: Кремнийорганический , каучук .10-35 Нитрид бора1-5 Сорбент водорода Остальное Поставленная цель достигается та тем, что согласно способу приготовления состава для аккумулировани водорода, включающему обработку сорбента водорода полимерньм связую щим, сорбен1 водорода предварителько перемешивают с нитргщом бора, а после обработки полимерньм связующим осуществляют полимеризацию выдерживанием смеси до затвердевания состава. Экспериментально установлено, что в присутствии нитрида бора происходит увеличение газопроницаемости кремнийорганического каучука. Появление этого нового свойства кремнийорганического каучука, позволяет применить его в качестве полимерной связки для сорбентов водорода. Ранее известные свойства кремнийорганических ка.учуков, также как газонепроницаемость, позволяли применять эти вещества в качестве уплотняющих материалов и высоковакуумных прокладок и не предполагали их использования в качестве связующих для сорбентов водорода. Кроме того, при разложении кромнийорганических каучуков при высокой температуре не происходит образования высокоактивных по отношению к металлам веществ, и применениеих в качестве полимерных связок для сорбентов водорода позволяет уменьшить ,взрывоопасность процесса. Пример. 6г соединения IjaNi5(60%) смешивают с 0,5 г нитрида бора (5%). Полученную смесь обрабатывают 3,5 г кремнийорганического каучука (эластосил 137-180) (35%) . Полимеризацию проводят на воздухе при комнатной температуре в течение 2 ч. Получают состав для аккумулирования водорода следующего состава, мае %: LaNij GO, кремнийорганический каучук 35, нитрид бора 5. Пример2. 7,5г соединения TiFe (75 %) смешивают с 0,25 г нитрида бора (2,5 %). Полученную смесь Обрабатывают 2,25 г .кремнийорганического каучука (эластосил 137-42) (22,5%). Полимеризацию ведут на воздухе при комнатной температуре в течение 1,5 ч. Получают состав для аккумулирования водорода следующего состава, мае.%: TiFe 75, крем-i нийорганический каучук 22,5, нитрид бора 2,5. Пример 3. 8,9 г соед нения ZrMoFe (89%) смешивают с О, нитрида бора (1 %}, Полученную смесь обрабатывают 0,95 г метилфенилсиликонового мономера (9,5%) и добавляют 0,05 г катализатора полимеризации А1С1(0,5%). Полимеризацию проводят на воздухе в течение 5 ч. Получен состав для аккумулирования водорода следующего состава, мае.%: ZrMoFe 89, кремнийорганический каучук 10, нитрид бора 1, Пример4, 5г соединения LaNij (5Q.%) смешивают с 0,6 г нитрида бора (6%). Полученную смесь обрабатывают 4,4 г кремнийорганического каучука (эластосил 137-180) (44 %). Получен состав для аккумулирования водорода следующего состава мае.%: , кремнийорганический каучук 44, нитрид бора б.

ПримерЗ. 9,5г соединения TiFe (47,2%) смешивают с 0,08 г нитрида бора (0,8%). Полученную смесь обрабатывают 0,42 г кремнийорганического каучука (эластосил 137-42) (4,2%) . Полимеризацию ведут на воздухе в течение 1 ч. Получен состав для аккумулирования водорода следующего состава, мае . 6: TlFe 47,2, кремнийорганичеекий каучук 42, нитрид бора 0,8.

П р и м е р 6. 10 г. состава для аккумулирования водорода, приготовленного, как в примере 1, помещают в металлический реактор, к рторый откачивают до давления рт.ст в течение 15 мин. После вакуумирования в реактор подают водород под давлением 20 атм при комнатной температуре. Полное поглощение водорода происходит за 15 мин. Окончание поглощения водорода фиксируется по отсутствию изменения давления в системе известного объема. Массовое еодержание водорода в пересчете на чистый сорбент 1,4 %, что еоответет вует содержанию водорода в соединении LaNi5 .После окончания поглощения водорода реактор оставляют под постоянным давлением водорода 1 атм и определяют время полной десорбции водорода. Полная десорбция водорода протекает за 20 мин.

П р и м е р 7. 10 г состава для аккумулирования водорода, приготовленного, как в примере 2, помещают в металлический реактор и обрабатывают, как в примере 6. Время полной абсорбции водорода составляет 18 ми Массовое содержание поглощенного водорода в пересчете на чистый сорбент 1,9 %, что соответствует литературным дaнньDvI для соединения TiFe Время полной десорбции водорода 25 мин. .

П р и м е р 8. 10 г состава для аккумулирования водорода, приготовлер5ного, как в примере 3, помещают в металлический реактор и обрабатывают, как Б примере 6. Время полной абсорбции водорода 20 мин. Масеовре еодержание поглощенного водорода в. пересчете ка чистый сорбент 1,2%, что еоответствует лктератургым данньц-л для соединения ZrMoFe. Время полной десорбции водорода 30 мин.

При мер 9. Юг состава для аккумулирования водорода, пригото-вленного, как в примере 4, обрабатывают, как в примере 6. Время полной абсорбции водорода 15 мин. Массовое содержание водорода в пересчете на чистый сорбент 1,4 %, что соответствует литературным данным для соединения LaNiq.Массовое содержание водорода в образце 0,7 %, Время полной десорбции водорода 20 мин.

Примерю. Юг состава для аккумулирования водорода, приготовленного, как Б примере 5, обрабатывают, как в примере 6. Время полной абсорбции водорода 25 мин. Массовое содержание водорода в пересчете на чистый сорбент 1,9 %, что соответствует литературныг - данным для соединения TiFe. Время полной десорбции водорода 35 мин. После проведения трех циклов абсорбция-десорбция водорода происходит разрушение первоначальной формы образца.

Из приведенных примеров видно, что предлагаемое соотношение компонентов состава является оптимальньз-.;. Количество полимерной связки, меньшее 10 мас.%, приводит к снижению механической п--очности состава. Количество полимерной связки большее 35 мае. %, равно как и нитрида бора больше 5 мае.%, приводит к уменьшению массового содержания водорода в составе,вследствие пониженного содержания сорбента водорода. Количество нитрида бора меньшее 1,0 мас.% не приводит к заметному увеличению скорости абсорбции-десорбции водорода по сравнению е про1 роТИПОМ .

в таблице приведень еопоставительные данные известного и предложенного состава в оптимальных условиях.

Как следует из приведенных примеров и данных таблицы, использование предложенного состава по сравне нию е прототипом, который одновременно является и базовым объектом, позволяет повысить в 1,3-1,8 раза скорость абсорбции-десорбции водорода. Использование кремнийорганических каучуков исключает возможность самовоспламенения состава в процессе эксплуатации и уменьшает взрывоопасность процесса. Для приготовления состава для аккумулирования водорода можно использовать любые сорбенты водорода и кремнийорганические , выпускаемые отечественной промышленностью. Проводя полимеризацию в формах или продавливая соетав через профилированные отверстия, можно получать образцы заданной конфигураций.

1.Состав для аккумулирования водорода,включающий сорбент г водо.рода и полимерное связующее, о т личающийся тем,что, с целью увеличения скорости сорбции-десорбции водорода и уменьшения взрывеопасности состава, он в качестве полимерного связующего содержит кремнийорганический каучук и дополнительно - нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мае.%: Кремнийорганический каучук10-35 Нитрид бора1-5 Сорбент водорода Остальное 2.Способ приготовления состава для аккумулирования водорода,включающий обработку сорбента водорода полимерным связующим, отличающийся тем, что сорбент водорода предварительно перемешивают с нитридом бора, и после обработки подимерным связующим осуществляют полимеризацию выдерживанием смеси до затвердевания состава.