[go: up one dir, main page]

RU2031834C1 - Hydroreacting material for hydrogen preparing and a method of its preparing - Google Patents

Hydroreacting material for hydrogen preparing and a method of its preparing Download PDF

Info

Publication number
RU2031834C1
RU2031834C1 SU4857613A RU2031834C1 RU 2031834 C1 RU2031834 C1 RU 2031834C1 SU 4857613 A SU4857613 A SU 4857613A RU 2031834 C1 RU2031834 C1 RU 2031834C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
catalyst
zinc
rate
magnesium
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Кириллов
Александр Николаевич Ястребов
Original Assignee
Владимир Иванович Кириллов
Александр Николаевич Ястребов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Иванович Кириллов, Александр Николаевич Ястребов filed Critical Владимир Иванович Кириллов
Priority to SU4857613 priority Critical patent/RU2031834C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2031834C1 publication Critical patent/RU2031834C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: material has components at the following ratio, wt.-%: zinc 0.5-0.02; catalyst 0.5-3.0. Nickel and/or cobalt, and/or manganese is used as a catalyst. Material is prepared by the following method: magnesium is heated up to melting point, and catalyst and zinc were added to it. Melt is stirred and poured. Ingot is cooled at the rate 0.1-2.0 degree/s. Catalyst concentration in the melt is determined depending on the required rate of hydrogen evolving by the formula given in invention description. Material is used in hydrogen-oxygen fuel members. EFFECT: improved method of preparing. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области энергетики водорода, в частности к металлическим соединениям, выделяющим водород при взаимодействии с водой, и применяется в водородно-кислородных топливных элементах, двигателях внутреннего сгорания, понтонах для продувки водородом, газогенераторах для аппаратов резки, сварки и пайки металлов, плазмохимии для создания восстановительной газовой среды и т.д. The invention relates to the field of hydrogen energy, in particular to metal compounds that produce hydrogen when interacting with water, and is used in hydrogen-oxygen fuel cells, internal combustion engines, pontoons for hydrogen purging, gas generators for metal cutting, welding and brazing apparatuses, plasma chemistry creating a reducing gas environment, etc.

Существуют различные технологии получения водорода, например, электролизом воды, обработки каменного угля с помощью известных водогазовых реакций, обработки природных газов и из металлических соединений. There are various technologies for producing hydrogen, for example, by electrolysis of water, processing of coal using known water-gas reactions, processing of natural gases and from metal compounds.

Известен класс металлических соединений, называемых гидридами и являющихся источниками водорода - гидриды щелочных, щелочноземельных металлов и их сплавов, металлов III группы и их сплавов и т.д. [1]. Гидриды при одних условиях поглощают водород, а при других - его выделяют. A known class of metal compounds called hydrides and which are sources of hydrogen - hydrides of alkali, alkaline earth metals and their alloys, metals of group III and their alloys, etc. [1]. Hydrides, under certain conditions, absorb hydrogen, and under others, they release it.

Перечисленные выше источники водорода являются дорогостоящими (дорогие металлы используемые в них, сложная технология получения как самих гидридов, так и водорода из них). Кроме того, реакции получения водорода из гидридов инерционны, так как гидриды химически неустойчивы. The above sources of hydrogen are expensive (expensive metals used in them, a complex technology for producing both hydrides themselves and hydrogen from them). In addition, the reactions for producing hydrogen from hydrides are inertial, since hydrides are chemically unstable.

Магний является наиболее дешевым из выше перечисленных металлов, поэтому получение водорода из его гидридов нашло довольно широкое применение. Magnesium is the cheapest of the above metals, so the production of hydrogen from its hydrides has found quite widespread use.

Известен, например, состав для аккумулирования водорода на основе магния, содержащий 20-30 мас.% никеля и дополнительно 0,15-1,5 мас.% кремния для повышения его сорбционной емкости [2]. Known, for example, a composition for the accumulation of hydrogen based on magnesium, containing 20-30 wt.% Nickel and an additional 0.15-1.5 wt.% Silicon to increase its sorption capacity [2].

Недостатками такого состава являются его низкая коррозионная стойкость, так как магний является очень активным при взаимодействии с водой, и низкий коэффициент полезного действия из-за большого содержания никеля. Такие составы требуют особых условий хранения. The disadvantages of this composition are its low corrosion resistance, since magnesium is very active when interacting with water, and a low efficiency due to the high nickel content. Such compositions require special storage conditions.

Известны материалы для получения водорода при взаимодействии их с водой, называемые гидрореагирующими. Known materials for the production of hydrogen by their interaction with water, called hydroreacting.

К таким материалам относятся, например, материалы на основе алюминия, содержащие в качестве катализатора различные металлы. Such materials include, for example, aluminum-based materials containing various metals as a catalyst.

Цель достигается тем, что гидрореагирующий материал для получения водорода содержит цинк, катализатор и магний при следующем соотношении компонентов, мас.%: Цинк 0,05-0,02 Катализатор 0,5-3,0 Магний остальное причем в качестве катализатора используют никель и кобальт и/или марганец. The goal is achieved in that the hydroreacting material for producing hydrogen contains zinc, a catalyst and magnesium in the following ratio of components, wt.%: Zinc 0.05-0.02 Catalyst 0.5-3.0 Magnesium, the rest being nickel and a catalyst cobalt and / or manganese.

Цель достигается также тем, что при производстве гидрореагирующего материала, включающем нагрев основы материала, введение в него катализатора, отливку материала и его охлаждение, в качестве основы используют магний, который нагревают до температуры плавления, в расплав вводят катализатор и пассиватор, перемешивают, а отливку полученного сплава охлаждают со скоростью 0,1-2,0 град/с. При этом концентрацию добавок катализатора определяют в зависимости от требуемой скорости выделения водорода по следующей формуле:
C =

Figure 00000001
где С - концентрация катализатора в сплаве, мас.%;
V - скорость выделения водорода, см3/см2;
l - основание натуральных логарифмов;
t - температура в зоне реакции образования водорода, оС;
14 - коэффициент.The goal is also achieved by the fact that in the production of a hydroreactive material, including heating the base of the material, introducing the catalyst into it, casting the material and cooling it, magnesium is used as the base, which is heated to the melting point, the catalyst and passivator are introduced into the melt, mixed, and the casting the resulting alloy is cooled at a speed of 0.1-2.0 deg / s. In this case, the concentration of catalyst additives is determined depending on the required hydrogen evolution rate according to the following formula:
C =
Figure 00000001
where C is the concentration of catalyst in the alloy, wt.%;
V is the rate of hydrogen evolution, cm 3 / cm 2 ;
l is the base of the natural logarithms;
t is the temperature in the reaction zone of the formation of hydrogen, о С;
14 - coefficient.

Результаты экспериментальных исследований показали, что в зависимости от количества катализатора и пассиватора сплавы проявляют несколько разные свойства, при этом имеет значение и скорость охлаждения отливки из этих сплавов. The results of experimental studies have shown that, depending on the amount of catalyst and passivator, the alloys exhibit slightly different properties, and the cooling rate of the castings from these alloys is also important.

П р и м е р 1. Сплав для быстрого реагирования, используемый, например, для продувания системы подводной лодки. В индукционную печь помещали 20 кг магния, например, марки МГ95, расплавляли его, вводили в твердом виде 0,6 кг никеля (3 мас.%) и 0,05 кг цинка, например, марки ЦО. Сплав перемешивали с помощью механической мешалки, затем производили разливку и отливку, охлаждали со скоростью 2 град/с до 50оС, то есть разливку производили в водоохлаждаемую форму. При этом скорость выделения водорода при взаимодействии с морской водой составляет 100 м3/с.PRI me R 1. An alloy for quick response, used, for example, to purge a submarine system. 20 kg of magnesium, for example, grade MG95, were placed in an induction furnace, it was melted, 0.6 kg of nickel (3 wt.%) And 0.05 kg of zinc, for example, grade TsO, were introduced in solid form. Alloy stirred with a mechanical stirrer, followed by casting and the casting produced was cooled at 2 deg / s to 50 ° C, the casting is performed in a water-cooled form. In this case, the rate of hydrogen evolution during interaction with seawater is 100 m 3 / s.

П р и м е р 2. Сплав медленного реагирования, используемый, например, для гидростатов морских буев. Состав сплава, мас.%: никель 0,5; кобальт 0,2; цинк 0,05. Отливку сплава охлаждали со скоростью 0,1 град/с до 50оС. Структура сплава менее плотная, чем в примере 1, так как скорость охлаждения меньше. Скорость выделения водорода при взаимодействии с морской водой 10 м3/с.PRI me R 2. The slow response alloy, used, for example, for hydrostats of sea buoys. Alloy composition, wt.%: Nickel 0.5; cobalt 0.2; zinc is 0.05. The casting alloy is cooled at a rate of 0.1 ° C / s to 50 ° C. The alloy is less dense structure than in Example 1 because the cooling rate is less. The rate of hydrogen evolution during interaction with seawater is 10 m 3 / s.

П р и м е р 3. Сплав для использования, например, в двигателях внутреннего сгорания. Состав сплава, мас.%: никель 1; марганец 0,02; цинк 0,03. Во всех примерах температура реакции выделения водорода 100оС.PRI me R 3. Alloy for use, for example, in internal combustion engines. The composition of the alloy, wt.%: Nickel 1; manganese 0.02; zinc 0.03. In all examples, the temperature of the reaction of hydrogen evolution of 100 about C.

Пример расчета. Допустим, требуется скорость выделения водорода 10 см/см x x мин при Т=100оС. Тогда концентрация катализатора определяется по уравнению:
C =

Figure 00000002
= 0,5
Таким образом С - искомая концентрация катализатора для этой скорости газовыделения равна:
С=0,5 мас.%
Остальные примеры сплавов с различным содержанием компонентов приведены в таблице.Calculation example. Assume required hydrogen release rate of 10 cm / xx min cm at T = 100 C. Then the catalyst concentration determined from the equation:
C =
Figure 00000002
= 0.5
Thus, C is the desired catalyst concentration for this gas evolution rate:
C = 0.5 wt.%
Other examples of alloys with different component contents are given in the table.

Результаты экспериментов показывают, что наибольшее значение для эффективности выделения водорода имеет количество никеля в сплаве. The experimental results show that the amount of nickel in the alloy is of greatest importance for the efficiency of hydrogen evolution.

Таким образом, предлагаемый состав гидрореагирующего материала обладает высокой коррозионной стойкостью на воздухе, при этом коэффициент полезного действия процесса выделения водорода составляет 99,0-99,9%. Thus, the proposed composition of the hydroreacting material has a high corrosion resistance in air, while the efficiency of the process of hydrogen evolution is 99.0-99.9%.

Claims (2)

ГИДРОРЕАГИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ. HYDRORAGING MATERIAL FOR PRODUCING HYDROGEN AND METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN. 1. Гидрореагирующий материал для получения водорода, содержащий цинк, катализатор и магний, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости материала на воздухе и водородопроизводительности, в качестве катализатора используют никель и/или кобальт, и/или марганец при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цинк - 0,5 - 0,02
Катализатор - 0,5 - 3,0
Магний - Остальное
2. Способ получения гидрореагирующего материала для получения водорода, включающий нагрев вещества, выделяющего водород, введение в него катализатора, разливку материала и охлаждение отливки, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости материала на воздухе и водородопроизводительности, в качестве вещества, выделяющего водород, используют магний, его нагрев осуществляют до температуры плавления и в расплав одновременно с катализатором вводят цинк, перемешивают, а охлаждение отливки осуществляют со скоростью 0,1 - 2,0 град/с, причем концентрацию катализатора в сплаве определяют в зависимости от требуемой скорости выделения водорода по формуле
Figure 00000003

где V - скорость выделения водорода, см3/см2;
C - концентрация катализатора в сплаве, мас.%;
t - температура в зоне реакции образования водорода;
e - основание натурального логарифма;
14 - коэффициент.
1. A hydroreacting material for producing hydrogen, containing zinc, a catalyst and magnesium, characterized in that, in order to increase the corrosion resistance of the material in air and hydrogen production, nickel and / or cobalt and / or manganese are used as a catalyst in the following ratio of components, wt.%:
Zinc - 0.5 - 0.02
Catalyst - 0.5 - 3.0
Magnesium - Else
2. A method of producing a hydroreacting material for producing hydrogen, comprising heating a hydrogen-generating substance, introducing a catalyst into it, casting the material and cooling the casting, characterized in that, in order to increase the corrosion resistance of the material in air and hydrogen production, as a hydrogen-generating substance magnesium is used, it is heated to the melting temperature and zinc is introduced into the melt simultaneously with the catalyst, mixed, and the casting is cooled at a rate of 0.1 - 2.0 g ad / s, and the concentration of catalyst in the alloy is determined depending on the desired rate of hydrogen evolution according to the formula
Figure 00000003

where V is the rate of hydrogen evolution, cm 3 / cm 2 ;
C is the concentration of catalyst in the alloy, wt.%;
t is the temperature in the hydrogen formation reaction zone;
e is the base of the natural logarithm;
14 - coefficient.
SU4857613 1990-06-07 1990-06-07 Hydroreacting material for hydrogen preparing and a method of its preparing RU2031834C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4857613 RU2031834C1 (en) 1990-06-07 1990-06-07 Hydroreacting material for hydrogen preparing and a method of its preparing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4857613 RU2031834C1 (en) 1990-06-07 1990-06-07 Hydroreacting material for hydrogen preparing and a method of its preparing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2031834C1 true RU2031834C1 (en) 1995-03-27

Family

ID=21531245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4857613 RU2031834C1 (en) 1990-06-07 1990-06-07 Hydroreacting material for hydrogen preparing and a method of its preparing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2031834C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2125537C1 (en) * 1996-05-13 1999-01-27 Самарский государственный технический университет Hydrogen storage method
RU2173295C2 (en) * 1997-03-12 2001-09-10 Саес Джеттерс С.П.А. Getter materials for ammonia cracking
RU2417157C1 (en) * 2009-10-27 2011-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Обнинский государственный технический университет атомной энергетики Heterogeneous hydro-reactive composition for producing hydrogen

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Заявка Японии N 56-37161, кл. C 01B 3/08, 1981. *
2. Заявка Японии N 58-14361, кл. C 01B 3/00, 1983. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2125537C1 (en) * 1996-05-13 1999-01-27 Самарский государственный технический университет Hydrogen storage method
RU2173295C2 (en) * 1997-03-12 2001-09-10 Саес Джеттерс С.П.А. Getter materials for ammonia cracking
RU2417157C1 (en) * 2009-10-27 2011-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Обнинский государственный технический университет атомной энергетики Heterogeneous hydro-reactive composition for producing hydrogen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5494538A (en) Magnesium alloy for hydrogen production
US3985866A (en) Method of producing high-pressure hydrogen containing gas for use as a power source
US8668897B2 (en) Compositions and methods for hydrogen generation
US4588577A (en) Method for generating hydrogen
US12129179B2 (en) Method for catalytic synthesis of ammonia under normal pressures
CN102628133A (en) Magnesium-aluminum based alloy
CN104862710A (en) Environment-friendly sacrificial zinc alloy anode
RU2253606C1 (en) Aluminum-based alloy for generation of hydrogen, method of production of such alloy and hydrogen gas generator
RU2031834C1 (en) Hydroreacting material for hydrogen preparing and a method of its preparing
CN113046755A (en) High-temperature-resistant zinc alloy sacrificial anode and preparation method thereof
US6969417B2 (en) Catalytic alloy for the dissociation of water into hydrogen and oxygen and method of making
Bhosale et al. Foaming Mg alloy and composite using MgCO3 blowing agent
US3399058A (en) Sulfidation and oxidation resistant cobalt-base alloy
Patchett et al. Grain refinement of copper by the addition of iron and by electromagnetic stirring
JP5300265B2 (en) Magnesium alloy for hydrogen storage
Nies Preparation of Boron by Fused Salt Electrolysis
US3589894A (en) Sulfidation resistant cobalt-base alloy
Matsuura et al. Reactive casting of Ni–Al–Fe ternary intermetallic alloys
Gupta et al. Light weight high entropy alloys: Processing challenges and properties
RU2065510C1 (en) Method for production of silumin
RU2338684C2 (en) Hydroreactive mixture
CN107326202B (en) A kind of high Mn content magnesium manganese intermediate alloy preparation method and alloy product
US2574626A (en) Uranium-cobalt alloy
RU2062807C1 (en) Method for refining of lead
CN118880140B (en) A high corrosion resistance, flame retardancy and high thermal conductivity die-casting magnesium alloy and preparation method thereof