шихта для получения композита на основе алюминия для получения водорода

Классы МПК:C22C32/00 Цветные сплавы, содержащие от 5% до 50% по массе оксидов, карбидов, боридов, нитридов, силицидов или других соединений металлов, например оксинитридов, сульфидов, добавляемых в эти сплавы или образуемых в них
C01B3/08 с металлами
Автор(ы):, , , , , ,
Патентообладатель(и):Учреждение Российской академии наук Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-08-23
публикация патента:

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.

Формула изобретения

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.%:

алюминий87-90
активирующая добавка4-5
щелочь 4-5
гидрид металла2-3

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.

Описание изобретения к патенту

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 (MgH 2) 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 металлаГазовыделение, л/м2 мин
шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 Cu Mgшихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 MgH2 TiH2 шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726
190 4шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 4 2шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 1,9
2 87шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 5 53 шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 3,5
3 885 шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 5 шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 2 1,4
4 89 шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 4 4шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 3 1,8
5 92 3шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 3 2шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 0,05
6 85шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 5 7шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 3 0,06
прототип 92 4шихта для получения композита на основе алюминия для получения   водорода, патент № 2478726 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.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2478726

patent-2478726.pdf

Класс C22C32/00 Цветные сплавы, содержащие от 5% до 50% по массе оксидов, карбидов, боридов, нитридов, силицидов или других соединений металлов, например оксинитридов, сульфидов, добавляемых в эти сплавы или образуемых в них

литой композиционный сплав и способ его получения -  патент 2492261 (10.09.2013)
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов -  патент 2492259 (10.09.2013)
легированный вольфрам, полученный химическим осаждением из газовой фазы -  патент 2402625 (27.10.2010)
изготовление продукта из конструкционных металлических материалов, армированных карбидами -  патент 2283888 (20.09.2006)
композиционный материал -  патент 2216602 (20.11.2003)
композитный материал, способ его получения, излучающая тепло панель для полупроводникового прибора, полупроводниковый прибор (варианты), диэлектрическая панель и электростатическое поглощающее устройство -  патент 2198949 (20.02.2003)
шихта для получения пористого проницаемого материала -  патент 2186657 (10.08.2002)
твердый сплав для высокотемпературных подшипников -  патент 2183227 (10.06.2002)
порошковый материал для защитных наплавочных покрытий -  патент 2171309 (27.07.2001)
твердый сплав и способ его получения -  патент 2165473 (20.04.2001)

Класс C01B3/08 с металлами

способ и устройство для получения водорода из воды -  патент 2520490 (27.06.2014)
когенерационная установка на металлсодержащем топливе -  патент 2516168 (20.05.2014)
автономный генератор водорода -  патент 2510876 (10.04.2014)
способ получения высокочистого водорода -  патент 2510362 (27.03.2014)
способ и устройство для получения водорода из воды (варианты) -  патент 2509719 (20.03.2014)
устройство для получения газообразного водорода -  патент 2495819 (20.10.2013)
способ получения водорода для топливных элементов -  патент 2487196 (10.07.2013)
способ преобразования солнечной энергии -  патент 2485416 (20.06.2013)
гидрореакционная композиция для получения водорода химическим разложением минерализованной и сточной воды -  патент 2473460 (27.01.2013)
способ использования отходов водородообразующего вещества (гидроокись алюминия), относящийся к процессу регенерации отработанного водородного топлива, причем водородное топливо (водородообразующее вещество) было получено при использовании явления самопроизвольного диспергирования алюминия и магния в расплавах щелочей (самопроизвольного диспергирования алюминия или алюминийсодержащих материалов) и было использовано преимущественно в двигателях внутреннего сгорания для образования водорода по требованию, при этом отходы перерабатываются совместно с бокситами -  патент 2458003 (10.08.2012)
Наверх