DE1946801A1 - Lithium-containing fuel for generating caloric energy through conversion with SF6 - Google Patents
Lithium-containing fuel for generating caloric energy through conversion with SF6Info
- Publication number
- DE1946801A1 DE1946801A1 DE19691946801 DE1946801A DE1946801A1 DE 1946801 A1 DE1946801 A1 DE 1946801A1 DE 19691946801 DE19691946801 DE 19691946801 DE 1946801 A DE1946801 A DE 1946801A DE 1946801 A1 DE1946801 A1 DE 1946801A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- lithium
- carbon
- mixture
- fuel
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/055—Heaters or coolers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/16—Materials undergoing chemical reactions when used
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F24V30/00—Apparatus or devices using heat produced by exothermal chemical reactions other than combustion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Description
PHN. 3499 Va/WG. PHN. 3499 Va / WG.
Anmelder: M. V. PHiLlPS' üLOElAiKPciiFABHIEKEII
Akte! PHN- 3499Applicant: MV PHiLlPS 'üLOElAiKPciiFABHIEKEII
Act e! PHN- 3499
Anmeldung vom» 15· Sept. 1969Registration from »15 · Sept. 1969
"Lithiumhaitiger Brennstoff zur Erzeugung kalorischer Energie durch Umwandlung mit SF,-.""Lithium-containing fuel for generating caloric energy by converting with SF, -. "
Aus der USA-Patentschrift 3 325 318 let ein Verfahren zum Erzeugen kalorischer Energie bekannt, bei dem Lithium oder eine Legierung oder ein Gemisch von Lithium mit einem oder mehreren Metallen aus der durch Aluminium, Calcium, Kalium, Magnesium und Natrium gebildeten Gruppe als Brennstoff in einem chemischen Reaktor mit SF^ umge- ^-—-.j wandelt wird. Nach dieser Patentschrift besteht eine für diesen Zweck geeignete Legierung aus mindestens 50 Gew.^ Lithium, Rest Aluminium und/oder bis zu 25 Gew.$ eines Metalls aus der durch Natrium, Kalium, Beryllium,. Magnesium und Calcium gebildeten Gruppe. Die Umwandlung wird unter Bedingungen durchgeführt, bei denen ein festes Reaktionsprodukt, das Lithiumsulfid (Schmelzpunkt etwa 95O°C)US Pat. No. 3,325,318 describes a method known for generating caloric energy, in the case of lithium or an alloy or a mixture of lithium with one or more metals from the group formed by aluminum, calcium, potassium, magnesium and sodium as fuel in a chemical reactor with SF ^ umge- ^ -—-. j is changing. According to this patent there is one for Alloy suitable for this purpose of at least 50% by weight of lithium, the remainder being aluminum and / or up to 25% by weight of one Metal from the by sodium, potassium, beryllium ,. Magnesium and calcium formed group. The conversion will carried out under conditions in which a solid reaction product, lithium sulfide (melting point approx. 95O ° C)
0098U/13920098U / 1392
PHN. 3^99PHN. 3 ^ 99
und Lithiumfluorid (Schmelzpunkt 848° φ enthält, gebildet wird.and lithium fluoride (melting point 848 ° φ contains, formed will.
Es wurde gefunden, dass es bei bestimmten Typen chemischer Reaktoren wünschenswert ist, die Reaktion zwischen SF^ und Lithium oder den erwähnten Lithiumlegierungen bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes der erwähnten Metalle und der gebildeten Reaktionsprodukte durchzuführen. Dadurch kann die Metallschmelze umgepumpt werden und können sich die Reaktionsprodukte von der Metallschmelze.abscheiden.It has been found that in certain types of chemical reactors it is desirable to carry out the reaction between SF ^ and lithium or the mentioned lithium alloys to be carried out at temperatures above the melting point of the metals mentioned and the reaction products formed. As a result, the molten metal can be pumped around and the reaction products can separate from the molten metal.
Die Reaktion zwischen Schwefelhexafluorid undThe reaction between sulfur hexafluoride and
^P Lithium oder einer lithiumhaltigen Masse kann aber in einem derartigen Reaktor erst gestartet werden, nachdem die Masse geschmolzen ist. Wenn es erwünscht ist, dass die vollständige Leistungsfähigkeit des Motors möglichst schnell zur Verfügung steht, wird ausserdem die Metallraasse vorzugsweise auf die Betriebstemperatur (700 - 900°C)vorerhitzt.^ P Lithium or a lithium-containing compound can be used in one such a reactor can only be started after the mass has melted. If you want the full If the engine's capacity is available as quickly as possible, the metal race is also preferred preheated to operating temperature (700 - 900 ° C).
Es ist an sich möglich, die Metallmaske elektrisch vorzuerhitzen oder, wenn der Reaktor mit einem Heissgasmotor gekoppelt ist, den Motor derart mit einer äusseren Energie« ^ quelle anzutreiben, dass der Motor als Wärmepumpe wirkt.It is per se possible to preheat the metal mask electrically or, if the reactor has a hot gas engine is coupled, the motor in such a way with an external energy « ^ source to drive that the engine acts as a heat pump.
Bei beiden Möglichkeiten wird, naturgemäss auch in Abhängigkeit von der Menge der zu erhitzenden Masse und von der zu erreichenden Temperatur, verhältnismässig viel Zeit in Anspruch genommen.With both options there is, of course, also a dependency on the amount of mass to be heated and on the temperature to be reached, takes a relatively long time taken.
Die Erfindung bezweckt, einen lithiumhaltigen Brennstoff zum Erzeugen kalorischer Energie durch Umwandlung mit SFg zu schaffen, dessen Temperatur sehr schnell, d.h.The invention aims to provide a lithium-containing To create fuel for generating caloric energy by conversion with SFg, the temperature of which is very rapid, i.e.
0098 U/13920098 U / 1392
PHN. 3^99PHN. 3 ^ 99
innerhalb einiger Sekunden, auf den verlangten Betriebswert gebracht werden kann.can be brought to the required operating value within a few seconds.
Nach der Er: Indung ist ein derartiger Brennstoff dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem innigen Gemisch von Lithium oder von einem Gemisch oder einer Legierung von Lithium mit einem oder mehreren aus der durch Aluminium, Calcium, Kalium, Magnesium und Natrium gebildeten Gruppe gewählten Metallen und einer bei Zimmertemperatur festen oder Lochviskosen Kohlenstoffverbindung besteht in der die nicht an Kohlenstoff-Kohlenstoffbindungen beteiligten Valenzen der Kohlenstoffatome entweder mit Fluor oder zum Teil mit Fluor und zum Teil mit Chlor gesättigt sind, und zwar in einem derartigen Verhältnis von Metall zu Kohlenstoffverbindung, dass bei Zündung des Gemisches gerade eine so grosse Menge des Metalles mit der Kohlenstoffverbindung reagiert, dass die dabei freiwerdende Wärme wenigstens genügt, um die gebildeten Reaktionsprodukte und den bei der Reaktion nicht umgewandelten Teil des Metalles bzw. des Metallgemisches zum Schmelzen zu bringen.According to Er: Indung is such a fuel characterized in that it consists of an intimate mixture of lithium or of a mixture or an alloy from lithium with one or more selected from the group formed by aluminum, calcium, potassium, magnesium and sodium Metals and a carbon compound that is solid or has a hole-viscous viscosity at room temperature does not exist in the valences of the carbon atoms involved in carbon-carbon bonds either with fluorine or partly with fluorine and are partially saturated with chlorine, in such a ratio of metal to carbon compound, that when the mixture ignites, just such a large amount of the metal reacts with the carbon compound that the heat released in the process is at least sufficient to remove the reaction products formed and not those during the reaction to bring converted part of the metal or the metal mixture to melt.
Ein derartiger Brennstoff kann dadurch erhalten |Such a fuel can thereby be obtained |
werden, dass die Bestandteile des Gemisches1^ gegebenenfalls unter Verwendung eines flüchtigen organischen Lösungsmittels, miteinander gemischt werden.be that the constituents of the mixture 1 ^, optionally using a volatile organic solvent, are mixed with one another.
Aus an sich bekannten thermodynamisehen Daten kann auf einfache Weise für jede gewünschte Starttemperatur und für jede mit SF,- umzuwandelnde Metallmenge errechnet werden, mit welcher Menge der Kohlenstoffverbindung das Metall bzw.From known thermodynamic data can be easily calculated for every desired starting temperature and for every amount of metal to be converted with SF, with what amount of carbon compound the metal resp.
0098U/13920098U / 1392
PHN. 3^99PHN. 3 ^ 99
das Metällgemisch gemischt werden muss, um bei Zündung . die gewünschte Temperatur zu erreichen. Das Gemisch von Metall und Kohlenstoff-Fluorverbindung kann auf elektrischem Wege, z.B. durch Funkenüberschlag zwischen zwei Elektroden oder mit Hilfe eines Glühfadens, gezündet werden. Die Zündung kann auch auf chemischem Wege erfolgen. Zu diesem Zweck wird z.B. eine geringe Menge Schwefel vor einer Gaszufuhrleitung angeordnet, die in das Brennstoffgemisch mündet. Durch die Gaszufuhrleitung wird eine geringe Menge Fluor oder Halogenfluorid (z.B. C1F„) in die Masse eingeleitet. Der Schwefel reagiert mit diesem Stoff sofort unter Feuererscheinung, wodurch die Masse gezündet wird. Statt Schwefel können auch andere bei Zimmertemperatur unter Feuererscheinung mit Fluor oder Halogenfluoriden reagierende Stoffe (wie Kohlenstoff und feste Kohlenwasserstoffverbindungen) angewandt werden.the metal mixture must be mixed in order to ignite. to reach the desired temperature. The mixture of metal and carbon-fluorine compound can be based on electrical Paths, e.g. through sparkover between two electrodes or with the help of a filament. The ignition can also take place chemically. To this For this purpose, for example, a small amount of sulfur is placed upstream of a gas supply line that opens into the fuel mixture. A small amount is passed through the gas supply line Fluorine or halogen fluoride (e.g. C1F ") introduced into the mass. The sulfur reacts with this substance immediately with an appearance of fire, which ignites the mass. Instead of Sulfur can also be other substances that react with fluorine or halogen fluorides at room temperature under the appearance of fire Substances (such as carbon and solid hydrocarbon compounds) can be applied.
Nach Zündung wird innerhalb einer Zeitspanne von einigen Zehnteln einer Sekunde bis zu einigen Sekunden die vorher festgestellte Temperatur erreicht.After ignition, the previously determined temperature reached.
Als Kohlenstoffverbindung kann grundsätzlich jede aliphatische und aromatische Kohlenstoffverbindung, in der die nicht an Kohlenstoff-Kohlenstoflbindungen beteiligten Valenzen der Kohlenstoffatome mit Fluor gesättigt sind, verwendet werden. In gewissen Fällen kann es aus technologischen Erwägungen erwünscht sein, dass die Verbindung auch eine Anzahl Chloratome enthält. Dies kann z.B. der Fall sein, wenn das Gemisch von Metall und Kohlenstoff-Fluorverbindung unterIn principle, any aliphatic and aromatic carbon compound in which which do not participate in carbon-carbon bonds Valences of the carbon atoms saturated with fluorine are used will. In certain cases, for technological reasons, it may be desirable for the connection to also have a number Contains chlorine atoms. This can be the case, for example, if the mixture of metal and carbon-fluorine compound is below
0098U/13920098U / 1392
PHN. 3^99PHN. 3 ^ 99
der Verwendung eines Lösungsmittels hergestellt wird und die völlig aus Fluor und Kohlenstoff bestehende Verbindung nicht oder schlechter als eine analoge Verbindung löslich ist, in der ein Teil der Fluoratome durch Chlor ersetzt • worden ist. Die anzuwendenden Kohlenstoff-Fluorverbindungen sollen weder ¥asserstoff noch Stickstoff enthalten und enthalten vorzugsweise nicht mehr als- 10 Grammatom Schwefel und/oder Sauerstoff. Geeignete Stoffe sind z.B. nichtflüchtige Produkte, die beim Perfluorieren gewisser Kohlenwasserst off verbindungen erhalten werden. Die Produkte können bis zu 20 Grammatom Chlor enthalten. Auch Polytetrafluoräthylen ist unter Umständen für den angestrebten Zweck brauchbar.the use of a solvent is produced and the compound consisting entirely of fluorine and carbon is not soluble or is less soluble than an analogous compound in which some of the fluorine atoms have been replaced by chlorine. The carbon-fluorine compounds to be used should contain neither hydrogen nor nitrogen and preferably contain no more than 10 gram atoms of sulfur and / or oxygen. Suitable substances are, for example, non-volatile products that result from the perfluorination of certain hydrocarbons off connections are obtained. The products can be up to contain up to 20 gram atoms of chlorine. Polytetrafluoroethylene may also be useful for the intended purpose.
Vorzugsweise werden aber feste Fluorkohlenstoff» oder Chlorfluorkohlenstoffverbindungen verwendet, die bei Zimmertemperatur eine wachsartige oder fettartige Konsistenz aufweisen. Bei Verwendung derartiger Verbindungen kann jedes Metallteilchen mit einem dünnen Film der Verbindung versehen werden. Auf diese Weise wird nicht nur eine innige Mischung erhalten, sondern lässt sich das Gemisch auch leichter pressen. Bei Lagerung und Transport kann ausserdem keine Entmischung auftreten, was z.B. bei Gemischen von Pulvern wohl möglich ist. Xn diesem Zusammenhang hat sich das PoIytrifluorchloräthylen mit einem mittleren Molekulargewicht zwischen etwa 900 und 10 000 als besonders geeignet erwiesen.However, solid fluorocarbon or chlorofluorocarbon compounds are preferably used which have a waxy or fat-like consistency at room temperature. Using such compounds, each metal particle can be provided with a thin film of the compound. In this way, not only is an intimate mixture obtained, but the mixture can also be pressed more easily. In addition, no segregation can occur during storage and transport, which is possible, for example, with mixtures of powders. In this context, the polytrifluorochloroethylene with an average molecular weight between about 900 and 10,000 has proven to be particularly suitable.
Es sei bemerkt, dass aus der USA-Patentschrift 3 156 595 eine flüssige Dispersion bekannt ist, die aus einer feinverteilten Legierung aus Lithium und Aluminium und/oderIt should be noted that from the United States patent 3 156 595 a liquid dispersion is known, which from a finely divided alloy of lithium and aluminum and / or
0098U/13920098U / 1392
- PHN. 3^99- PHN. 3 ^ 99
anderen Leichtmetallen in einem Fluorchlorkohlenstofföl besteht, mit deren Hilfe Wärme erzeugt werden kann. Das Gemisch enthält etwa 75 Gew.$ des Oeles, das eine Zusammensetzung (C F.Cl) aufweist. Lithium ist in einer Menge von 3 bis 4 Gew.$ vorhanden und der Rest besteht aus Aluminium oder einem Gemisch von Aluminium und anderen Leichtmetallen. Die erzeugte Wärme wird in elektrische Engerie umgewandelt.other light metals in a chlorofluorocarbon oil, with the help of which heat can be generated. The mixture contains about 75% by weight of the oil which has a composition (C F.Cl) . Lithium is present in an amount of 3 to 4 wt. $ And the remainder consists of aluminum or a mixture of aluminum and other light metals. The generated heat is converted into electrical energy.
Das Gemisch nach der Erfindung unterscheidet sich grundsätzlich von dieser bekannten Masse darin, dassThe mixture according to the invention differs fundamentally from this known mass in that
die Menge der festen Kohlenstoff-Fluorverbindung derart bemessen ist, dass nur ein Teil der Metallmenge umgewandelt wird; diese Menge beträgt zum Erreichen von Temperaturen bis zu 1OOO°C höchstens 30 Gew.^. Die freiwerdende Wärme dient zum Erhitzen des nichtumgewandelten Teiles des Metalls und der bei der Reaktion gebildeten Fluoride auf mindestens eine Temperatur, bei der sie geschmolzen sind, und vorzugsweise auf die Betriebstemperatur, die bei der Umwandlung des Metalls mit SF^ erwünscht ist.the amount of solid carbon-fluorine compound is such that only part of the amount of metal is converted; this amount is at most 30 wt. ^ to achieve temperatures of up to 1000 ° C. The heat released serves to heat the unconverted part of the metal and the fluorides formed in the reaction to at least one temperature at which they are molten , and preferably to the operating temperature which is desired in the conversion of the metal with SF ^.
Die Masse nach der Erfindung kann z.B. auf folgende Weise hergestellt werden:The composition of the invention can be, for example, as follows Way to be made:
Lithium oder eine Legierung von Lithium mit einem oder mehreren aus der durch Aluminium, Calcium, Kalium, Natrium, Magnesium gebildeten Gruppe gewählten Metallen wird derart feingemahlen, dass der mittlere Korndurchmesser zwischen. 5 und 100 /um liegt. Erforderlichenfalls können auch Pulvergemische der erwähnten Metalle angewandt werden.Lithium or an alloy of lithium with one or more of those made by aluminum, calcium, potassium, Sodium, magnesium formed group chosen metals is finely ground in such a way that the mean grain diameter between. 5 and 100 / µm. If necessary, can also Powder mixtures of the metals mentioned are used.
009814/1392009814/1392
--,- PHN. 3^99-, - PHN. 3 ^ 99
Das" Metallpulver wird in einer Lösung von Polytrifluorchlor-.äthylen dispergiert.The "metal powder is in a solution of Polytrifluorchlor-.äthylen dispersed.
Das Lösungsmittel kann z.B. aus einem flüssigen Kohlenwasserstoff, wie Hexan, Heptan, Benzol, Xylol, bestehen. Die Lösung kann z.B. zwischen 5 und 50 Gew.% des makromolekularen Stoffes enthalten. Unter fortwährendem Rühren bei Temperaturen zwischen 20 und 60 C wird das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Die endgültig erhaltene Masse lässt sich leicht pressen. Bei Zündung tritt eine Reaktion auf, bei der in Abhängigkeit von der Menge an vorhandene Polytrifluor- -The solvent can for example consist of a liquid hydrocarbon such as hexane, heptane, benzene, xylene. The solution can, for example, contain between 5 and 50% by weight of the macromolecular substance. While stirring continuously Temperatures between 20 and 60 C, the solvent is removed in vacuo. The mass finally obtained can be press lightly. When ignited, a reaction occurs in which, depending on the amount of polytrifluorine-
chloräthylen, die, berechnet auf das Gemisch, 5- 30 Gew.$ betragen kann, Temperaturen zwischen etwa 200 und 1000 C innerhalb einiger Sekunden erreicht werden.chlorethylene, which, calculated on the mixture, 5-30 wt. $ can be, temperatures between about 200 and 1000 C. can be reached within a few seconds.
Beim Formpressen des Metall-Kohlenstofffluorverbindungsgemisches werden nicht alle Poren aus dem Gemisch verschwinden; oft ist es auch erwünscht, dass ein bestimmtes Porenvolumen verfügbar bleibt, um die thermische Ausdehnung der Metallmasse zu kompensieren. Damit-verhindert wird, dass bei der Reaktion hohe Gasdrücke auftreten, wird i When the metal-carbon-fluorine compound mixture is compression molded, not all of the pores will disappear from the mixture; It is often also desirable that a certain pore volume remains available in order to compensate for the thermal expansion of the metal mass. In order to prevent high gas pressures from occurring during the reaction, i
das Formpressen des Gemisches vorzugsweise in einer Atmosphäre durchgeführtj die aus einem Gas oder einem Gemisch von Gasen besteht, die bei Temperaturen über etwa 100°C gleichfalls mit dem in der Masse vorhandenen Metallgemisch unter Bildung nicht gasförmiger Produkte reagieren. Für diesen Zweck geeignete Gase sind SF, und flüchtige Kohlenstofffluorverbindungen, wie CF^, C3F6, CC1F„ u.dgl.The compression molding of the mixture is preferably carried out in an atmosphere consisting of a gas or a mixture of gases which at temperatures above about 100 ° C also react with the metal mixture present in the mass to form non-gaseous products. Gases suitable for this purpose are SF and volatile carbon fluorine compounds such as CF ^, C 3 F 6 , CC1F, and the like.
Ein derartiger Grennstoff, der Lithium und CalciumOne such fuel, lithium and calcium
009814/1392009814/1392
PHN. 3^99PHN. 3 ^ 99
in einem Grammatomverhältnis von annähernd 4 : 1 enthält, eignet sich z.B. zur Anwendung in einem chemischen Reaktor, der aus mindestens zwei miteinander in Verbindung stehenden Räumen und einer Pumpe besteht, wobei in einen der Räume (den Reaktionsraum) Schwefelhexafluorid in einer Lithium und Calcium enthaltenden Schmelze eingeführt wird, während mittels einer Pumpe wenigstens ein Teil der Metallschmelze und das bei der Reaktion gebildete geschmolzene Gemisch von Salzen in einen zweiten Raum gebracht werden, in dem sich die Salzschmelze von -der Metallschmelze abscheidet, wonach die Metallschmelze in den Reaktionsraum zurückgeführt wird.contains in a gram atom ratio of approximately 4: 1, is suitable, for example, for use in a chemical reactor consisting of at least two connected Spaces and a pump consists, in one of the spaces (the reaction space) sulfur hexafluoride in a lithium and molten metal containing calcium is introduced, while at least part of the molten metal is introduced by means of a pump and the molten mixture of salts formed in the reaction are brought into a second space in which the molten salt separates from the molten metal, after which the molten metal is returned to the reaction chamber.
Das Grammatomvexhältnis zwischen Lithium und Calcium im Brennstoff ist dabei derart gewählt',- dass bei der Reaktion die erhaltenen Fluoride soviel wie möglich ein eutektisches Gemisch bilden, in dem die bei der Reaktion gebildeten Sulfide zu einem grossen Teil gelöst sind. Dadurch kann die Reaktion bei Temperaturen zwischen 700 und 900°C vor sich gehen, welcher Temperaturbereich besonders günstig für die Lieferung kalorischer Engerie an einen nach dem Stirling-Prinzip wirkenden sogenannten Heissgasmotor ist.The gram atomic ratio between lithium and calcium in the fuel is chosen in such a way ', - that in the Reaction the fluorides obtained form as much as possible a eutectic mixture in which the reaction occurs The sulfides formed are largely dissolved. This allows the reaction to take place at temperatures between 700 and 900 ° C, which temperature range is particularly favorable for the delivery of caloric energy to you the so-called hot gas engine operating according to the Stirling principle.
Legierungen mit der Zusammensetzung 4Ί Gew.^ + 3 Gew.io Lithium, Rest Calcium (Grammatomverhältnis etwa h :.1) und die üblichen Verunreinigungen (in der Praxis meistens insgesamt weniger als 1 Gew.^) erweisen sich als für'diesen Zweck gut brauchbar. Das Volumen einer derartigen Legierung bleibt während der Reaktion mit SF, nahezu konstant. Die Lithium-Calcium-Legierung ist spröde und lässt^ Alloys having the composition by weight 4Ί + 3 wt io lithium, residual calcium (gram atomic ratio of about h: .1).. And the usual impurities (. In practice usually total less than 1 weight ^) prove to be good as a purpose für'diesen useful. The volume of such an alloy remains almost constant during the reaction with SF. The lithium-calcium alloy is brittle and leaves
. - 0098U/1392. - 0098U / 1392
/ PHN. 3^99/ PHN. 3 ^ 99
sich, dadurch, leicht pulverisieren. Die Legierung ist an der Luft hantierbar. Die Kombination von Lithium und Calcium im angegebenen Verhältnis liefert bei Umwandlung mit SF^ bei 85O0C pro Volumeneinheit im Vergleich zu allen anderen Elementen und denkbaren Kombinationen von Elementen die gröss'te Energiemenge. Die Legierung kann bis zu 30 Grammatom Natrium und/oder Magnesium enthalten. Die Legierung kann als solche oder als ein Pulvergemisch der einzelnen Metalle in den Reaktor eingeführt werden.pulverize themselves, thereby, easily. The alloy can be handled in the air. The combination of lithium and calcium in the specified ratio, when converted with SF ^ at 85O 0 C per volume unit, provides the greatest amount of energy in comparison to all other elements and conceivable combinations of elements. The alloy can contain up to 30 gram atoms of sodium and / or magnesium. The alloy can be introduced into the reactor as such or as a powder mixture of the individual metals.
Der Brennstoff nach der Erfindung kann verwendet % werden, wenn in einem chemischen Reaktor mit SF^ umzuwandelnde Metalle, z.B. Li und Ca in einem Grammatomverhältnis von k : 1 schnell auf Betriebstemperatur gebracht werden sollen.The fuel according to the invention can be used% if converted into a chemical reactor with SF ^ metals, for example Li and Ca in a gram atomic ratio of k: 1 are to be brought quickly to operating temperature.
Es ist einleuchtend, das in einem chemischen Reaktor, der aus mindestens zwei miteinander in Verbindung stehenden Räumen besteht, von denen einer den eigentlichen Reaktionsraum bildet und der andere Raum (die anderen Räume) als Behälter dient (dienen), nicht alle Räume mit dem erfindungsgemässen. Brennstoff ausgefüllt zu sein brauchen. Hn vielen λ Fällen genügt es, wenn nur der Reaktionsraum mit dem erfindungsgemässen Brennstoff ausgefüllt wird, der dann als Startgemisch wirkt. Die sich in den als Behälter dienenden Räumen befindende Metallmasse kann mit Hilfe der bei der Umwandlung der Metallmasse im Reaktionsraum mit SF, freiwerdenden Reaktionswärme auf die Betriebstemperatur gebracht werden. Es ist dann aber erforderlich, dass zwischen dem Reaktionsraum und den anderen Räumen ein wärmeaustauschenderIt is evident that in a chemical reactor consisting of at least two interconnected spaces, one of which forms the actual reaction space and the other space (s) serves as a container, not all spaces with the inventive . Fuel need to be filled. In many λ cases it is sufficient if only the reaction space is filled with the fuel according to the invention, which then acts as a starting mixture. The metal mass located in the spaces used as containers can be brought to the operating temperature with the aid of the heat of reaction released during the conversion of the metal mass in the reaction space with SF. It is then necessary, however, that a heat-exchanging space between the reaction space and the other spaces
0098U/13920098U / 1392
PHN. 3^99PHN. 3 ^ 99
Kontakt besteht. . -Contact exists. . -
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles
und der beiliegenden Zeichnung, deren eint zige Figur schematisch einen chemischen Reaktor zeigt, näher
erläutert.
Ausführungsbeispiel; The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment and the accompanying drawing, the single figure of which shows schematically a chemical reactor.
Embodiment;
Es wurde eine Legierung aus Lithium und Calcium in einem Gramma torn verhältnis von k : 1 durch Zusammenschmelzen hergestellt*An alloy of lithium and calcium in a grammar ratio of k : 1 was produced by melting it together *
Die erhaltene Metallschmelze wurde in. Formen ausgegossen; die ausgefüllten Formen wurden schnell abgekühlt; die erhaltenen Formstücke wurden gebrochen und dann feingemahlen· The resulting molten metal was poured into. Molds; the filled forms were quickly cooled; the molded pieces obtained were broken and then finely ground
Eine Fraktion des erhaltenen Metallpulvers mit einem Korndurchmesser von etwa 20 /um wurde in einem Gefäss in einer 20 gew.$-igen Lösung von Polytrifluorchlora.tny.len mit einem mittleren Mol «Gew. von etwa 1000 in Hexan dispergiert.A fraction of the obtained metal powder with a grain diameter of about 20 μm was in a vessel in a 20% strength by weight solution of Polytrifluorchlora.tny.len with an average mole «wt. of about 1000 dispersed in hexane.
Die Mengen der betreffenden Stoffe wurden derartThe quantities of the substances concerned became such
V gewählt, dass pro 85 g Metallpulver 15 g Polytrifluorchloräthylen vorhanden war. Unter fortwährendem Rühren bei einer Temperatur der Dispersion von 50 C wurde das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. ; V selected that 15 g of polytrifluorochloroethylene were present per 85 g of metal powder. With continued stirring at a temperature of the dispersion of 50 ° C., the solvent was removed in vacuo. ;
Das auf diese Weise erhaltene Gemisch ist pastenartig. In einer SFg-AtmoSphäre wurden Formstücke mit einem Porenvolumen von 7 Vol.$ gepresst.The mixture obtained in this way is paste-like. In an SFg atmosphere, fittings with a Pore volume of 7 vol. $ Pressed.
Die erhaltenen Formstücke wurden gezündet. Nach Beendigung der innerhalb einiger Sekunden vor sich gehendenThe molded pieces obtained were ignited. After finishing what was going on within a few seconds
0098U/13920098U / 1392
iNSPE0T6° iNSPE0T6 °
Reaktion betrug die Temperatur der Masse 8 50 C. Das Volumen der Masse blieb während dor Uoaktion konstant.Reaction, the temperature of the mass was 8 50 C. The volume the mass remained constant during the action.
Es ist einleuchtend, dass auf völlig analoge Weise Brennstoffe nach der Erfindung durch Verwendung von Dispersionen in flüchtigen Lösungsmitteln von Kohlenstoff-Fluorverbindungen hergestellt werden können.It is evident that, in a completely analogous manner, fuels according to the invention by using dispersions Can be prepared in volatile solvents of carbon-fluorine compounds.
Der in der Figur dargestellte Reaktor besteht aus einem Reaktionsraum 1, der mit einem im obigen Ausführungsbeispiel beschriebenen Brennstoff ausgefüllt ist. Im Behälter 2 befindet sich Schwefelhexafluorid. Der Behälter 2 steht über einen Regelhahn 3 und eine Anzahl Zufuhrleitungen k, ™The reactor shown in the figure consists of a reaction space 1 which is filled with a fuel described in the above embodiment. In the container 2 there is sulfur hexafluoride. The container 2 is above a control valve 3 and a number of supply lines k, ™
von denen in der Figur zwei dargestellt sind, mit dem Reaktionsraum 1 in Verbindung· Der Reaktionsraum 1 steht über die Abfuhrleitung 6 und die Zufuhrleitung 7 mit einem zweiten Raum in Verbindung, der nachstehend als Behälter 5 bezeichnet wird und der mit einer Lithium-Calcium-Legierung (Grammatomverhältnis' k : i) ausgefüllt ist, wobei der letztgenannte Raum den Reaktionsraum 1 umgibt. Der Reaktionsraum 1 besteht aus einem zylindrischen Behälter 8, in dem konzentrisch ein Zylinder 9 angeordnet ist. Der Zylinder 9 ist , an beiden Enden offen und berührt die Endwände des zylindrischen Behälters 8 nicht. Ein Ende des Zylinders 9 schliesst sich dem Kranz von Erhitzerrohren 10 eines Heissgasmotors an. Zwischen dem anderen Ende des Zylinders 9 und dem zylindrischen Behälter 8 ist eine Oeffnung vorgesehen. Auf diese Weise ist ein Umlaufkanal entstanden, in dem einetwo of which are shown in the figure, in connection with the reaction space 1. The reaction space 1 is connected via the discharge line 6 and the supply line 7 to a second space, which is hereinafter referred to as container 5 and which is equipped with a lithium-calcium Alloy (gram atom ratio ' k : i) is filled, the latter space surrounding the reaction space 1. The reaction space 1 consists of a cylindrical container 8 in which a cylinder 9 is arranged concentrically. The cylinder 9 is open at both ends and does not touch the end walls of the cylindrical container 8. One end of the cylinder 9 adjoins the ring of heater tubes 10 of a hot gas engine. An opening is provided between the other end of the cylinder 9 and the cylindrical container 8. In this way a circulation channel was created in which one
009814/1392009814/1392
INSPECTS»INSPECTS »
PHN. 3^99PHN. 3 ^ 99
von einem schematisch dargestellten Elektromotor 12 angetriebene Pumpe 11 angeordnet ist. Der Reaktionsraum 1 steht mit dem Behälter 5 in wärmeaustausehendem Kontakt. Der Behälter enthält ein inertes Gas, z.B. Argon, und steht mit der Leitung 4 über die Leitung 14 und den Regelhahn 15 in Verbindung. Ausserdem steht der Behälter 13 über die Leitung 16 und den Kompressor 17 mit dem Reservebehälter 5 in Verbindung. ■ Die Wirkungsweise„des Reaktors ist folgende:driven by an electric motor 12 shown schematically Pump 11 is arranged. The reaction space 1 is in heat-exchanging contact with the container 5. The container contains an inert gas, e.g. argon, and is in communication with line 4 via line 14 and control valve 15. In addition, the container 13 is on the line 16 and the Compressor 17 with the reserve tank 5 in connection. ■ The mode of operation of the reactor is as follows:
Anfänglich weist der Reaktor Zimmertemperatur auf, bei welcher Temperatur der erfindungsgemässe im Ausführungsbeispiel beschriebene Brennstoff im Reaktionsraum 1 und die Lithium-Calcium-Legierung im Behälter 5 fest sind. Die Masse im Reaktionsraum wird nun mittels des Glühfadens 18 -gezündet, der mit einem Schalter und einer Stromquelle 20 verbunden ist. Bei der dann erfolgenden Reaktion wird im Raum 1 eine Temperatur von etwa 850 C erreicht. Dann wird die Pumpe 11 in Betrieb gesetzt, wobei eine Strömung im Reaktionsraum erhalten wird, wie sie mit den Pfeilen darin angedeutet ist. Anschliessend werden die Regelhähne 3 und 15 geöffnet und wird eine konstante Schwefelhexafluoridströmung unter Eigendruck, gemischt mit dem inerten Gas, in den Reaktionsraum eingeführt, in dem sofort eine Reaktion stattfindet nachInitially, the reactor has room temperature, at which temperature the temperature according to the invention described in the exemplary embodiment The fuel in the reaction chamber 1 and the lithium-calcium alloy in the container 5 are solid. The mass in the reaction space is now ignited by means of the filament 18, which is connected to a switch and a power source 20. During the reaction that then takes place, a temperature of around 850 ° C. is reached in room 1. Then the pump 11 is in operation set, whereby a flow is obtained in the reaction space, as indicated by the arrows therein. Afterward the control cocks 3 and 15 are opened and becomes a constant Sulfur hexafluoride flow under autogenous pressure, mixed with the inert gas, introduced into the reaction space, in which a reaction takes place immediately after
Li16Ca2^ + 3SF6 ^12LiF + 3CaF2 + 2Li2S + CaS - 1980 Kcal(850°C).Li 16 Ca 2 ^ + 3SF 6 ^ 12LiF + 3CaF 2 + 2Li 2 S + CaS - 1980 Kcal (850 ° C).
Die bei der Reaktion ausgelöste Wärme wird auf die Erhitzerrohre* 10 und auf· die Lithium-CaIcium-Legierung im Reservebehälter 5 übertragen. Ein Teil der gebildeten Reaktionsprodukte und der nicht-umgewandelten Legierung strömt dann nach rechts durch den Raum zwischen dem Zylinder 9 und der Wand desThe heat released during the reaction is transferred to the heater tubes * 10 and to the lithium-calcium alloy in the reserve tank 5 transferred. Some of the reaction products formed and the unconverted alloy then flow to the right through the space between the cylinder 9 and the wall of the
00 9814/139200 9814/1392
ORIGINAL !NSPECTEDORIGINAL! NSPECTED
PHN. 3^99PHN. 3 ^ 99
zylindrischen Behälters 8, während ein anderer Teil der gebildeten Reaktionsprodukte und der nicht umgewandelten Legierung den Reaktionsraum durch das Rohr 6 verlässt und in den Reservebehälter 5 gelangt. Das Rohr 6 ist mit einem (nicht dargestellten) Propfen verschlossen, der aus einem Metall (Lanthan, Schmelzpunkt 840°C) besteht, das erst im Augenblick, in dem die Legierung im Behälter die Betriebs, temperatur (850 C) erreicht, durchschmilzt. Da die Strömungsgeschwindigkeit im Reservebehälter geringer als im Reaktionsraum 1 ist, können sich hier die gebildeten Reaktionsprodukte, deren spezifisches Gewicht etwa gleich dem Zweifachen des spezifischen Gewichts der Metallegierung ist, abscheiden. Durch das Rohr 7 strömt die Metallegierung geringeren spezifischen Gewichtes in der Reaktionsraum zurück.cylindrical container 8, while another part of the formed Reaction products and the unconverted alloy leaves the reaction space through the tube 6 and into the reserve container 5 arrives. The tube 6 is with a (not shown) plug closed, which consists of a metal (lanthanum, melting point 840 ° C), which only in the The moment at which the alloy in the container has reached operating temperature (850 C) and melts through. As the flow rate is lower in the reserve tank than in reaction chamber 1, the reaction products formed here can the specific weight of which is approximately equal to twice the specific weight of the metal alloy. The metal alloy of the lower specific weight flows back through the tube 7 into the reaction space.
Das mit dem SF, in den Reaktionsraum eingeführte inerte Gas sammelt sich im Reservebehälter an, aus dem es durch die Leitung 16 und den Kompressor 17 in. den Behälter zurückgepumpt wird. Durch das Vorhandensein dieses Gases wird verhindert, dass bei Beendigung der SF^-Zufuhr geschmolzene . Legierung, und/oder Reaktionsprodukte in die Leitung k gelangen. The inert gas introduced into the reaction space with the SF accumulates in the reserve container, from which it is pumped back into the container through the line 16 and the compressor 17. The presence of this gas prevents the molten material when the SF ^ supply is terminated. Alloy and / or reaction products get into line k .
Indem ein Teil der Legierung und der Reaktionsprodukte mit einer geringeren Geschwindigkeit durch den Reservebehälter 5 geführt wird, in dem sich dann die Reaktionsprodukte abscheiden, wird erzielt, dass im Reaktionsraum die Reaktionsbedingungen während eines wesentlichen Teiles der für die vollständige Umwandlung benötigten Zeit nahezuBy part of the alloy and the reaction products is passed at a slower speed through the reserve container 5, in which the reaction products are then deposit, it is achieved that the reaction conditions during a substantial part of the reaction space the time required for the complete conversion to be almost
0098U/13920098U / 1392
PHN. 3^9PHN. 3 ^ 9
konstant bleiben. Erst nachdem eine so grosse Legierungsmenge lungewandelt worden ist, dass der Reservebehälter £ nahezu völlig mit Reaktionsprodukten ausgefüllt ist, nimmt die Konzentration an Reaktionsprodukten im Reaktionsraum 1 allmählich zu, wodurch die Umwandlungsgeschwindigkeit der Legierung mit Schwefelhexafluorid abnimmt. Wenn nun eine verhältnismässig grössere Schwefelhexafluoridmenge zugelassen wird, kann die Umwandlungsgeschwindigkeit wieder vergrössert werden. Die betreffende Regelung kann selbststätig, z.B. mittels eines Gashahnes in der Leitung kt erfolgen, der von einem Thermostaten derart gesteuert wird, dass die Temperatur im Reaktionsraum konstant bleibt.stay constant. Only after such a large amount of alloy has been transformed that the reserve tank £ is almost completely filled with reaction products does the concentration of reaction products in reaction space 1 gradually increase, as a result of which the rate of conversion of the alloy with sulfur hexafluoride decreases. If a relatively larger amount of sulfur hexafluoride is allowed, the rate of conversion can be increased again. The relevant regulation can take place automatically, for example by means of a gas tap in the line k t which is controlled by a thermostat in such a way that the temperature in the reaction space remains constant.
Die Erfindung ergibt insbesondere den Vorteil, dass bei Verwendung eines erfindungsgemässen Brennstoffes sehr schnell die gewünschte Betriebstemperatur erreicht werden kann, so dass die Energiequelle und ein mit dieser gekoppelter Motor innerhalb einiger Sekunden einen maximalen Nutzeffekt erreichen.The invention has the particular advantage that when a fuel according to the invention is used, very the desired operating temperature can be reached quickly, so that the energy source and a coupled with it Motor achieve maximum efficiency within a few seconds.
Der Brennstoff nach der Erfindung kann in jeder gewünschten Form mit jedem gewünschten Porenvolumen gepresst werden.The fuel according to the invention can be pressed in any desired shape with any desired pore volume will.
Während der Reaktion in dem Brennstoff, durch die die Temperatur des mit SFg umzuwandelnden Metalls auf den gewünschten Wert gebracht wird, findet keine Verdampfung statt, während auch keine gasförmigen. Produkte gebildet werden; es tritt somit keine Zunahme des Druckes in dem Raum auf, in dem sich die reagierende Masse befindet.During the reaction in the fuel, by which the temperature of the metal to be converted with SFg on the Is brought to the desired value, no evaporation takes place, while also no gaseous. Products are formed; it there is thus no increase in pressure in the space in which the reacting mass is located.
009814/1392009814/1392
PHN. 3^99PHN. 3 ^ 99
Die erfindungsgemässen Brennstoffe sind für mechanische Erschütterungen nicht empfindlich; Zündung kann nur durch örtliche XJeberhitzung erfolgen. Bei Zündung treten keine Explosionen auf.The fuels according to the invention are for mechanical Not sensitive to vibrations; Ignition can only take place through local overheating. Step on ignition no explosions.
009814/1392009814/1392
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL6813990A NL6813990A (en) | 1968-09-30 | 1968-09-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1946801A1 true DE1946801A1 (en) | 1970-04-02 |
Family
ID=19804796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19691946801 Pending DE1946801A1 (en) | 1968-09-30 | 1969-09-16 | Lithium-containing fuel for generating caloric energy through conversion with SF6 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| BE (1) | BE739553A (en) |
| CH (1) | CH543716A (en) |
| DE (1) | DE1946801A1 (en) |
| FR (1) | FR2019515A1 (en) |
| GB (1) | GB1267049A (en) |
| NL (1) | NL6813990A (en) |
| NO (1) | NO125992B (en) |
| SE (1) | SE352436B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3616040A1 (en) * | 1985-05-13 | 1986-11-20 | Sundstrand Corp., Rockford, Ill. | ENCAPPED LITHIUM PELLETS USING ENERGY SOURCE AND METHOD FOR PRODUCING SUCH PELLETS |
-
1968
- 1968-09-30 NL NL6813990A patent/NL6813990A/xx unknown
-
1969
- 1969-09-16 DE DE19691946801 patent/DE1946801A1/en active Pending
- 1969-09-26 GB GB1267049D patent/GB1267049A/en not_active Expired
- 1969-09-27 NO NO3859/69A patent/NO125992B/no unknown
- 1969-09-29 SE SE13388/69A patent/SE352436B/xx unknown
- 1969-09-29 CH CH1466469A patent/CH543716A/en not_active IP Right Cessation
- 1969-09-29 BE BE739553D patent/BE739553A/xx unknown
- 1969-09-30 FR FR6933263A patent/FR2019515A1/fr not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3616040A1 (en) * | 1985-05-13 | 1986-11-20 | Sundstrand Corp., Rockford, Ill. | ENCAPPED LITHIUM PELLETS USING ENERGY SOURCE AND METHOD FOR PRODUCING SUCH PELLETS |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE352436B (en) | 1972-12-27 |
| NO125992B (en) | 1972-12-04 |
| CH543716A (en) | 1973-10-31 |
| NL6813990A (en) | 1970-04-01 |
| BE739553A (en) | 1970-03-31 |
| FR2019515A1 (en) | 1970-07-03 |
| GB1267049A (en) | 1972-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2222162A1 (en) | Method and device for generating hydrogen for a gas engine | |
| DE69629193T2 (en) | PRESSURE TANK FOR LIGHT GAS | |
| DE3809680A1 (en) | PLANT FOR COMPRESSING HYDROGEN GAS | |
| DE2141284C3 (en) | Ignitable, heat-generating mass | |
| DE3616040A1 (en) | ENCAPPED LITHIUM PELLETS USING ENERGY SOURCE AND METHOD FOR PRODUCING SUCH PELLETS | |
| DE3532428A1 (en) | ENCLOSED LITHIUM AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR | |
| DE1946801A1 (en) | Lithium-containing fuel for generating caloric energy through conversion with SF6 | |
| DE1946772A1 (en) | Process for generating caloric energy | |
| DE2447009A1 (en) | COMBINED DEVICE FOR GENERATING HEAT AND REPLACING HEAT WITH A HEAT-CONSUMING DEVICE | |
| DE976057C (en) | rocket | |
| DE1912826A1 (en) | Process for establishing chemical equilibrium in a closed laser filled with gaseous CO2, as well as a suitable laser arrangement | |
| DE1946771A1 (en) | Lithium-containing fuel for generating caloric energy through conversion with SF6 | |
| EP2695870B1 (en) | Active pyrotechnic materials containing a combustion accelerating agent | |
| DE3690575C2 (en) | Pulverised coal combustion method | |
| DE4023738C1 (en) | ||
| DE1948296A1 (en) | Heating system | |
| DE19529236C1 (en) | Controlled generation of gaseous oxygen@ | |
| DE2524128C3 (en) | Process for the separation of isotopes | |
| DE2047526C3 (en) | Process for generating heat in a chemical reactor | |
| CH632837A5 (en) | Method for producing and maintaining a thermally insulating, erosion constraining protective coating on the inner surface of weapon barrels | |
| DE197430C (en) | ||
| DE19507700C2 (en) | Process for separating meltable or decomposable materials by means of a jet containing melted material and device for carrying out the process | |
| DE1601462C3 (en) | Device for converting thermal energy into mechanical energy | |
| DE1130343B (en) | Process for generating pressurized gas, in particular for jet propulsion, and hypergolic system for carrying out this process | |
| DE2505420C3 (en) | In-situ incineration process for the extraction of energy raw materials from underground storage facilities |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OHB | Non-payment of the publication fee (examined application) |