ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА
CHARGE TO PRODUCE COMPOSITE BASED ON ALUMINIUM FOR PRODUCTION OF HYDROGEN

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.
2
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/ммин. 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.
2
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) 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 металла
Газовыделение, л/м<sup>2 </sup>мин
Cu
Mg
MgH<sub>2</sub>
TiH<sub>2</sub>
1
90
4
4
2
1,9
2
87
5
5
3
3,5
3
88
5
5
2
1,4
4
89
4
4
3
1,8
5
92
3
3
2
0,05
6
85
5
7
3
0,06
прототип
92
4
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.