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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2069164

VERFAHREN zur Herstellung von Wasserstoff

Name des Erfinders: Anatoly N. Podgorny [UA]; Nightingale Viktor [UA]; Krivtsov Valentina [UA]
Der Name des Patentinhabers: Institut für Maschinenbau Probleme, Akademie der Wissenschaften der Ukraine (UA)
Adresse für die Korrespondenz:
Startdatum des Patents: 1991.06.26

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung und Wasserstoff mit Hydrid Sorbentien Speicherung und können im Standalone - Wasserstoffquellen verwendet werden. Wasserstoff enthaltenden Zusammensetzung aus einem Gemisch im stöchiometrischen Verhältnis mit dem Metallhydrid-Pulver genommen gebildet, oder Hydride, Metallkomponenten, die intermetallische Verbindungen bilden können und deren lokal gezündet.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen Flugkörper in Raum- und Luftfahrttechnik, insbesondere auf Verfahren zum Speichern und Erzeugen von Wasserstoff - Hydrid - Sorptionsmittel verwendet und kann als eine autonome Wasserstoffquelle verwendet werden , sowohl im Feld und an Bord von Flugzeugen.

Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff in einem Wasserstoffgenerator implementiert eine Kammer mit Metallhydrid gefüllt ist, umfassend den Betrieb davon zu gewährleisten , erfordert die Zufuhr von Wärme , um die Desorption von Wasserstoff stimulierenden [1]

Der Nachteil dieses Verfahrens ist , dass die Wasserstofferzeugung notwendig ist , ein Hydrid zu einer Zeit ausreichend große Wärmeströme , dass in Anbetracht der thermischen Leitfähigkeit Hydrid und die begrenzten Möglichkeiten der elektrischen Heizungen ziemlich schwierig zu liefern.

Der nächste in technischen Wesen und der erreichbaren Ergebnis ist ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff [2] , umfassend die endotherme Expansion des Matrix - Metallhydrid in einem Reaktionsgefäß gegeben. Hydrid-Matrix hat eine Form entsprechend der Intima Konfiguration und Dimensionen, so dass sie den größten Teil des Innenvolumens des Behälters füllt. Die Matrix verfügt über eine Vielzahl von gleichmäßig verteilten Perforationen, von denen jede die Wärmequelle für die chemische Zersetzung des Hydrids. Jede Wärmequelle einen chemischen Initiator, und die Außenfläche des Behälters Mittel für den Initiator betätigt.

In dem bekannten Verfahren zur Abtrennung von Wasserstoff aus dem Hydrid und der Matrix muß eine ausreichende Wärme zur Zersetzung des Hydrids liefern. In der Regel auf die chemischen Wärmequelle bezeichnet, auf das Gewicht, ist die Masse des Hydrids Matrix fast gleich. Beispielsweise für die Herstellung von Wasserstoff durch sie von NaBN 4 (die am häufigsten verwendete Hydrid - Wasserstoffkapazität) trennt, welche 1 kg 0,1182 kg H 2 enthält, die Thermit - Zusammensetzung (BaO 2 + Al) sollte so weit wie und NaBH 4 entnommen werden. Somit muß Hydrid- und die Thermit - Zusammensetzung 0,1182 kg H 2 2 kg des Gemisches zu erhalten, als die Wärmequelle der chemischen verwendet. Bei der Herstellung von Wasserstoff durch Zersetzen Hydride wie LiH, NaH, TiH 2 und müssen eine hohe Temperatur aufweisen , bei der diese Hydride zersetzen bzw. 1138 K, 703 K, 1193 K. Es ist die Verwendung von chemischen Wärmequellen und führt zu hohen Energiekosten, und dementsprechend, um das große Gewicht und Größeneigenschaften. Außerdem ist es aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit Hydride Zeit auf vorbestimmte Temperaturen erreichen ausreichend groß ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist es zur Herstellung von Wasserstoffenergieverbrauchs und die Verringerung der Dauer des Prozesses zu reduzieren.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch in Übereinstimmung mit dem Verfahren erreicht Wasserstoff zur Erzeugung von Wärme zu dem Wasserstoff enthaltenden Zusammensetzung aus Metallhydrid oder intermetallischer Verbindungen gemäß der Erfindung in einer anoxischen Umgebung Anwendung wurde aus einer Mischung von Pulvern von Hydriden von Metallen oder Metallhydriden gebildet , um eine Probe angeordnet, in stöchiometrischem Verhältnis, Metall gemacht die Komponenten in der Lage sind intermetallische Verbindungen zu bilden, und lokal wird gezündet. Gebildete Probe wird auf eine Temperatur von 323-773K vorgewärmt.

Das Verfahren zur Herstellung von der Mischung Erzeugung von Wasserstoff auf Basis einer eigenen Energiequelle chemischen Reagenzien bilden intermetallische Verbindung mit, die die vorteilhafteste Organisation des Prozesses der Wasserstoffentwicklung ist Hydride thermischen Standpunkt aus.

Einige der Eigenschaften, die diese Lösung aus dem gut bekannten unterscheiden, sind nicht neu, aber die Gesamtheit aller Besonderheiten im Vergleich mit dem Prototyp und Analoga können Sie einen neuen Weg, um Wasserstoff zu erzeugen, die deutlich den Energieverbrauch während des Prozesses reduzieren zu können und zu beschleunigen den Prozess Wasserstoff zu erhalten. Dies führt zu dem Schluss, dass die Lösung die Neuheit und Unterschiede aufweist.

Essenz des Verfahrens ist wie folgt

Das wasserstoffhaltige Zusammensetzung, die mindestens das Metallhydrid bildet, und ein Metall oder zwei unterschiedlichen Hydride, Metalle, die signifikante chemische Mittel haben, die gleiche Art des Kristallgitters und von ähnlicher Größe und den Atomradien der Lage sind, eine chemische zwischen der intermetallischen Verbindung zu bilden. Dies gibt eine erhebliche Menge an Wärme, insbesondere bei der Reaktion intermetallischer Verbindungen mit der Anwesenheit einer kovalenten oder ionischen Bestandteil zu bilden. Diese Wärme ist genug Wasserstoff aus Hydride zuzuweisen.

Das Verfahren zur Wasserstoff vorgeschlagenen Verfahren herzustellen, ist wie folgt:

Me m H x + Me n H y __-> Me m Me n + H x + y

Die Reaktionen der Synthese intermetallischer Verbindungen Me Me n M selbst fortpflanzende Hochtemperatursynthese (SHS) bezeichnet und im thermischen Explosionsmodus und Schichtladungs - Verbrennungsmodus annehmen kann.

thermische Explosionsreaktion wurde in dem gesamten Volumen des Reaktionssystems charakterisiert, der Verbrennungsmodus nach der chemischen Reaktion ist eine lokale spontane Initiierung Substanz bewegt sich in einer schmalen Zone. Für den Verlauf von sich selbst verbreitende Reaktion in thermischen Explosion Modus und Verbrennungsmodus gibt es kritische Bedingungen: hohe Exothermie der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur.

So ist aus Hydride, Metalle , die intermetallische SHS bilden können, können Wasserstoff mit minimalem Energieaufwand , isoliert werden.

Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung von Wasserstoff kann durch die folgenden Beispiele veranschaulicht.

1. Nehmen einer Pulvermischung von Ti - Hydrid, H 2 und Al mit einer Dispersion von (50-100) 10 -6 und in einem stöchiometrischen Verhältnis entsprechend der Gleichung: TiH 2 + Al __-> TiAl + H 2

Die Mischung wird verpressten Tablette Porosität Durchmesser von ~ 40% (15-20) 10 -3 m und einer Länge (20-30) 10 -3 m. Platzieren der Tablette in einem geschlossenen Reaktor zu erzeugen , es Pumpe Vakuum von 1,3 × 10 -6 MPa. Dann, nach Vorerhitzen der Mischung auf eine Temperatur von 573 K ein Wolframfaden verwendet , in einer Seite der Tabletten gepresst wird zur Zündung des Gemisches durchgeführt. Nach dem Anspringen der exothermen Reaktion der lokalen Bildung von intermetallischen Verbindung TiAl, die vor ihr spontan von verpressten Tablette bewegt. Dies gibt eine erhebliche Menge an Wasserstoff. Somit wird im Fall der Bildung einer intermetallischen TiAl - Verbindung, eine Mischung aus 1 kg zuzuteilen 0,0256 kg Wasserstoff. Im Fall der Bildung von TiAl 3 durch die Reaktion:

TiH 2 + 3Al __-> TiAl 3 + H 2 kg der Mischung 0,0149 kg H 2 zuzuteilen. Im Fall von 1 kg einer Mischung aus Hydride TiH 2 und AlH 3 bei der Bildung der intermetallischen Verbindung TiAl durch die Gleichung: 2TiH 2 + 2AlH 3 __-> 2TiAl + 5 H 2 stehen aus 0063 kg Wasserstoff.

Bei der Bildung der intermetallischen Verbindung TiAl 3 durch die Gleichung: 2 + 3AlH TiH 3 __-> TiAl 3 + 5,5H 2 von 1 kg Mischung heben sich 0069 kg H 2.

Zum Vergleich sollte darauf hingewiesen werden , daß die thermische Zersetzungstemperatur von TiH 2 mit dem Prototyp Verfahren nach ist von 1073 bis 1273 K.

2. Im Falle eines Gemisches aus LiH und AlH 3 zum Zünden des Gemisches unter Verwendung wird ohne Vorwärmen durchgeführt. Bei der Bildung intermetallischer Verbindungen LiAl, gemäß der Gleichung LiH + AlH 3 _-> LiAl + 2H January 2 kg der Mischung 0,1055 kg Wasserstoff zuzuteilen.

Wenn Wasserstoff aus LiH durch seine thermische Zersetzung (T Dezember 1138 K) Zuteilen einer Thermit - Zusammensetzung verwendet wird , ist die Menge an erzeugtem Wasserstoff ~ 0,052 kg.

Bei der Herstellung von Wasserstoff durch Zersetzung von NaBH 4 (T Dezember 600 K.) , um eine Thermit - Zusammensetzung verwendet wird , beispielsweise ein Gemisch aus BaO + Al , die in Bezug auf das Hydrid von 1 genommen wird: 1 ist 1 kg Mischung Hydrid NaBH 4 und die Thermit - Zusammensetzung, in welcher NaBH 4 enthält es weist 50% 0,0591 kg Wasserstoff.

Beschreibungen sollten bei einem Druck von 150 bar in der Herstellung von 10 l Wasserstoff zu beachten , die reversible Zersetzung von Metallhydriden in einer Standardausführung mit Erwärmen auf vorbestimmte Temperaturen durch die Wand verwenden, dass die Prozessdauer 180-250 C.

Durch die Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens die gleiche Menge an Wasserstoff bei dem gleichen Druck wie die Verarbeitungszeit zu erhalten , für Wasserstoff in Übereinstimmung mit der Reaktionsgeschwindigkeit der Bildung von intermetallischen Verbindungen ist 3-8 c zu erzeugen.

Angeboten in einem Bereich des beanspruchten Verfahrens die Vorheiztemperatur des Gemisches verschiedener Temperaturbereich zur Bildung von intermetallischen Verbindungen für die Metallkomponenten der Betonmischung entspricht.

Somit ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren es möglich, Wasserstoff zu erzeugen, indem es von den Metallhydriden durch die Verwendung von inneren chemischen Energie freigesetzt zur Bildung von intermetallischen Verbindungen in der Art der SHS Extrahieren der Energieverbrauch erheblich reduziert und die Verarbeitungszeit verringert wird.

Wie durch die Berechnungen und die experimentellen Daten gezeigt, es verbessert stark die Leistungsparameter des Prozesses im Vergleich mit der thermischen Zersetzung der Metallhydride.

FORDERUNGEN

  1. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff durch die Zusammensetzung zersetzen Hydrid enthält, beim Erhitzen durch den Initiator, dadurch gekennzeichnet, dass die anoxische Umgebung einer Probe aus einem Gemisch aus kombinierten stöchiometrisch Hydrid-Pulver von Metallen oder Hydride, Metallkomponenten, die zur Bildung von intermetallischen Verbindungen, die durch sich selbst fortpflanzHochTemperaturReaktion fähig sind, gebildet getätigt Synthese und sie auszuführen als Initiator Filaments zu der Probe zugeführt werden.

  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster auf 323-773K gebildet wird vorgewärmt.

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Erscheinungsdatum 03.12.2006gg