Способ получения водорода Советский патент 1987 года по МПК C01B3/08 

11286506

Изобретение относится к области одородной энергетики, а именно, к пособам получения водорода путем заимодействия кремнийсодержащих атериалов со щелочами.

Цель изобретения - увеличение скорости вьщеления водорода, расширение сырьевой базы и удешевление процесса.

Пример 1. При взаимодействии силикокальция с 25-37%-ной соляной ислотой протекает активная химичесая реакция с образованием осадка желто-зеленого цвета и выделением водорода ( последний также может быть утилизирован. Осадок отделяется от раствора кислоты фильтрацией и просушивается. Лучше применять вакуумную сушку. Полученный порошок желто- зеленого цвета и является источни10

15

20

ко во

по вы с од к т ж л п с

ком водорода при его реакции с растворами щелочей.

Исследованиями установлено, что полученный таким образом продукт (условная формула - Sii.H.O) чрезвычайно активен даже к разбавленным растворам щелочей (0,1 н. р-ры), соде и другим щелочным реагентам. Ни одна из известных форм кристаллического кремния не обладает Такой активностью. Реакционный продукт содержит также до 5% разных по составу силицидов, которые образуются в процессе получения силикокальция, но последние не оказьгоают влияние на скорость процесса со щелочью.

Примеры взаимодействия продукта с 0,1 н. НаОН с вьщелением водорода (навеска с 0,04 г, t .2°С, Р 750 мм рт.ст.) приведены в таблице.

весьма бурно

Отмечается снижение Начальной скорости реакции

W

15

Отмечено, что активность продукта не меняется, если осадок находится под раствором соляной кислоты. После его фильтрации и выдержки на воздухе количество выделившегося водорода не меняется, однако уменьшается снижение начальной скорости реакции, что, очевидно, обусловлено некоторой пассивацией осадка воздушной атмосферой и, по всей видимости, за счет наличия в ней кислорода. Однако даже в этом случае, начальная скорость вьщеления водорода остается высокой в сравнении с обычным или электролитическим кремнием, близкого по дисперсности к продукту.

Продукт может храниться в любой таре, на воздухе не адсорбирует дополнительной влаги, не в рыво- и ог- неопасен, не содержит токсичных веществ.

Для иллюстрации преимуществ предлагаемого способа были проведены опыты по взаимодействию активированного кремния (прототип) и силикокаль- ция с. раствором щелочи (примеры 2-3).

Сравнительные данные приведены по отношению к результатам, представленным в таблице, Как следует из таблицы, процесс растворения продукта 30 в основном заканчивается через 10 мин и это время взято как контрольный ериод. В представленных ниже опытах определяли количество вьщеляющегося одорода через 10 мин и относили (в об.%) его ко всему объему вьщелив- егося газа через 24 ч. Навески образцов составляли 0,04-0,05 г.

Дисперсность порошков кремния и

20

35

силикокальция во всех опытах была со-40 2,6 мл газа. За контрольное время по- поставимой, составляла 0,05-0,06 мм лучено 30,7 об.% водорода.

и отбиралась методом ситовой сепарации предварительно измельченных в агатовой ступке образцов. Выбор именно таких размеров обусловлен близостью их габитуса к частицам продукта, полученного в результате кислотной обработки прсмьшшенного силикокальция.

И р и м е р 2. Взаимодействие электролитического кремния с раствором щелочи (7 и) при 22 с и после предварительной обработки в 40%-ной плавиковой кислоте в течение

45

50

Таким образом, полученные данные показьшают, что скорость вьщеления водорода для всех исследованных видов кремния и силикокальция намного уступает реакции с продуктом.

Формула изобретения

Способ получения водорода путем взаимодействия щелочных растворов с кремнийсодержащим материалом, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости вьщеления

5 ч при комнатной температуре (22 С). водорода и удешевления процесса, в Навеска кремния в 0,0522 г отби- качестве кремн1шсодержа1цего вещества

используют твердый продукт взаимодействия металлургического силикоралась от общей массы кристаллов, предварительно обработанных плавиковой кислотой. Анализ проводили еракальция с соляной кислотой.

5

5

0

0

ЗУ после окончания обработки. Раствор NaOH 7 н. При 22 С вьщелилось за 10 мин 2,8 мл, через 24 ч - 50,0 мл, что для контрольного времени составляет 5,6 об.% водорода.

При и при навеске в 0,0533 г получено за первые 10 мин 16,3 мл газа. Через 24 ч вьщелилось 57,0 мл водорода, что для контрольного времв ни составляет 30,0 об.%. ; И р и м е р 3. Взаимодействие про- мьшшенного силикокальция с растворами щелочей.

Был использован продукт содержащий по данным анализа: 15-17% Са, до 10% Fe до 2% примеси АЕ и др. металлов, остальное - кремний.

Навеска силикокальция в 0,055 г с 0,1 н ЫаОН при 220С выделила 0,1 мл. газа. Спустя 2 ч получено 0,5 мл газа. В связи с тем, что за контрольное время СЮ мин) количество газа быпо на уровне чувствительности метода( бюретка с ценой деле- 5 ния 0,1 мл) расчет об.% не производился. С 7 н. щелочью количество полученного газа за 10 мин с навеской в 0,049 г было также на уровне ,1 мл.

Навеска силикокальция 0,049 г с 0,1 н NaOH при 60°С за 10 мин выделила около 0,1 мл газа. Через 24 ч объем водорода составил I,0 мл. За контрольное время получено 5 10,0 об.% газа.

Навеску силикокальция в 0,055 г вносили в 7 н NaOH, подогревали до . За 10 мин выделилось 0,8 мл водорода. Через 24 ч вьщелилось

Таким образом, полученные данные показьшают, что скорость вьщеления водорода для всех исследованных видов кремния и силикокальция намного уступает реакции с продуктом.

Формула изобретения

Способ получения водорода путем взаимодействия щелочных растворов с кремнийсодержащим материалом, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости вьщеления

водорода и удешевления процесса, в качестве кремн1шсодержа1цего вещества

кальция с соляной кислотой.

Изобретение относится к области водородной энергетики, а именно к способам получения водорода путем взаимодействия кремнийсодержащих материалов со щелочами. Целью изобретения является увеличение скорости вьщеления водорода, расширение сырьевой базы и удешевление процесса. Для получения водорода осуществляют взаимодействие щелочных растворов с кремнийсодержащим материалом, в качестве кремнийсодержащего вещества используют твердьш продукт взаимодействия -металлургического силикокаль- ция с соляной кислотой. Количество выделившегося водорода достигает 99 об.% за 24 ч. 1 табл. ГС ос а ел о оэ