NL1001123C2 - Activating metal surfaces for absorption and release of hydrogen - Google Patents

Activating metal surfaces for absorption and release of hydrogen Download PDF

Info

Publication number
NL1001123C2
NL1001123C2 NL1001123A NL1001123A NL1001123C2 NL 1001123 C2 NL1001123 C2 NL 1001123C2 NL 1001123 A NL1001123 A NL 1001123A NL 1001123 A NL1001123 A NL 1001123A NL 1001123 C2 NL1001123 C2 NL 1001123C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
metal
hydrogen
halogen compound
alloy
temperature
Prior art date
Application number
NL1001123A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Esther Lucia Johanna Vercammen
Original Assignee
Stichting Energie
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 Stichting Energie filed Critical Stichting Energie
Priority to NL1001123A priority Critical patent/NL1001123C2/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1001123C2 publication Critical patent/NL1001123C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0031Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof
    • C01B3/0047Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof containing a rare earth metal; Treatment thereof
    • C01B3/0057Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof containing a rare earth metal; Treatment thereof also containing nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0031Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof
    • C01B3/0036Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof only containing iron and titanium; Treatment thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0031Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof
    • C01B3/0042Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof only containing magnesium and nickel; Treatment thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0078Composite solid storage mediums, i.e. coherent or loose mixtures of different solid constituents, chemically or structurally heterogeneous solid masses, coated solids or solids having a chemically modified surface region
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23GCLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G5/00Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents
    • 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
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

The surface oxide of an iron-titanium (Fe-Ti), lanthanum-nickel (La-Ni) or magnesium-nickel (Mg-Ni) alloy is activated by conversion to halide through exposure to a halogen compound. This compound is chosen such that the metal halide contains a compound that evaporates between 100-700 deg C. This may be removed from the metal surface and an oxygen acceptor added that can take up O2 from the metal oxide.

Description

Werkwijze voor het activeren van waterstofabsorberende legeringen.Method for activating hydrogen-absorbing alloys.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het acti-5 veren van oppervlakteoxide van een ijzer-titaan, lanthaan-nikkel of magnesium-nikkel legering, omvattende het omzetten van de metaal-oxiden in metaalhalogeniden door het blootstellen aan een halogeen-verbindingThe invention relates to a process for activating surface oxide of an iron-titanium, lanthanum-nickel or magnesium-nickel alloy, comprising converting the metal oxides into metal halides by exposing them to a halogen compound

In het algemeen gebruikt men voor de opslag van waterstof lege-10 ringen waarin een minder edel metaal met een meer edel metaal aanwezig is. Voorbeelden zijn lanthaan-nikkel, nikkel-magnesium en ti-taan-ijzer. Bij blootstellen aan atmosferische lucht reageert het legeringsoppervlak tot de overeenkomstige metaaloxiden. Daardoor wordt het opname- en afgiftevermogen van waterstof in het metaal 15 aanzienlijk beperkt of zelfs onmogelijk gemaakt, zodat verwijdering van het metaaloxide noodzakelijk is.Generally, empty rings containing a less noble metal with a more noble metal are used for the storage of hydrogen. Examples are lanthanum-nickel, nickel-magnesium and titanium-iron. When exposed to atmospheric air, the alloy surface reacts to the corresponding metal oxides. As a result, the absorption and release capacity of hydrogen in the metal 15 is considerably limited or even rendered impossible, so that removal of the metal oxide is necessary.

Het oxide van het meer edele metaal kan in het algemeen door behandeling met waterstof bij enigermate verhoogde temperatuur worden gereduceerd. Het oxide van het minder edele metaal reageert 20 echter niet met waterstof, ook niet bij sterk verhoogde temperaturen. Waterstof wordt als waterstofatomen in de legering opgenomen. Hierdoor is dissociatie van gasvormige moleculaire waterstof vereist voor absorptie in de legering. Nu is het mogelijk dat bij thermische behandeling het oxide van de minder edele component van de legering 25 zich als een driedimensionaal oxide op het oppervlak van de legering afscheidt en wel zodanig dat het oppervlak van de legering niet volledig door het oxide is bedekt. In dat geval kan dissociatie van waterstof op die delen van het oppervlak waar het meer edele metaal aanwezig is optreden. Migratie door de oppervlaktelaag naar de on-30 derliggende legering leidt dan tot opnemen van {grote hoeveelheden) waterstof. Het verwijderen of onschadelijk maken van oxiden wordt met 'activeren' aangeduid.The oxide of the more noble metal can generally be reduced by treatment with hydrogen at some elevated temperature. However, the oxide of the less noble metal does not react with hydrogen, even at strongly elevated temperatures. Hydrogen is included in the alloy as hydrogen atoms. As a result, dissociation of gaseous molecular hydrogen is required for absorption in the alloy. It is now possible that, upon thermal treatment, the oxide of the less noble component of the alloy 25 separates as a three-dimensional oxide on the surface of the alloy, such that the surface of the alloy is not completely covered by the oxide. In that case, dissociation of hydrogen on those parts of the surface where the more precious metal is present can occur. Migration through the surface layer to the underlying alloy then leads to uptake of {large amounts) of hydrogen. The removal or rendering harmless of oxides is indicated by 'activating'.

Volgens de stand der techniek activeert men waterstof absorberende legeringen en in het bijzonder titaan-ijzer legeringen door 35 thermische behandeling bij 400 tot 500°C in waterstof van verhoogde druk. Bij de genoemde temperaturen is een waterstofdruk van 10 bar gebruikelijk. Men past een dergelijke hoge druk toe om het thermody-namische evenwicht naar de kant van het gereduceerde metaal te ver- 100 1 1 2 3 2 schuiven. In het algemeen voert men een dergelijke behandeling in een aantal cycli uit. Hierbij begint men met een behandeling bij 400 tot 500'c in waterstof van 10 bar; vervolgens pompt men bij de verhoogde temperatuur de waterstof af tot een vacuüm van bijvoorbeeld 1 Pascal 5 en koelt af naar kamertemperatuur, waarna men waterstof tot een druk van bijvoorbeeld 50 bar toelaat. Hierna verlaagt men de waterstofdruk weer tot 1 Pascal en voert de temperatuur op tot 400-500°C, waarna men waterstof bij een druk van 10 bar toelaat. Deze cyclus wordt tien tot dertig maal herhaald voordat men een maximale absorptie van wa-10 terstof vaststelt (J.J.Reilly, R.H.Wiswall, Inorganic Chemistry 13 (197*0218-222) en duurt enkele weken. Bij de behandeling bij hoge temperatuur scheidt zich waarschijnlijk het oxyde van het onedele metaal af als een lager oxide dat goed hecht op het metaal- of lege-ringsoppervlak. Bij lagere temperatuur wordt het oxide door nooit 15 volledig te verwijderen resterende waterdamp gereoxideerd, waardoor de hechting op het legeringsoppervlak verdwijnt en het oppervlak van het meer edele metaal vrijkomt. De migratie van de waterstof door de meer edele metaallaag aan het oppervlak wordt bevorderd door de hoge waterstofdruk.According to the prior art, hydrogen absorbing alloys and in particular titanium-iron alloys are activated by heat treatment at 400 to 500 ° C in hydrogen of elevated pressure. At the mentioned temperatures, a hydrogen pressure of 10 bar is usual. Such a high pressure is applied to shift the thermodynamic equilibrium to the side of the reduced metal. In general, such treatment is carried out in a number of cycles. This starts with a treatment at 400 to 500 ° C in hydrogen of 10 bar; at the elevated temperature, the hydrogen is then pumped off to a vacuum of, for example, 1 Pascal 5 and cooled to room temperature, after which hydrogen is admitted to a pressure of, for example, 50 bar. After this, the hydrogen pressure is lowered again to 1 Pascal and the temperature is raised to 400-500 ° C, after which hydrogen is allowed at a pressure of 10 bar. This cycle is repeated ten to thirty times before a maximum absorption of hydrogen is observed (JJReilly, RHWiswall, Inorganic Chemistry 13 (197 * 0218-222) and lasts several weeks. Treatment at high temperature is likely to separate the oxide of the base metal as a lower oxide that adheres well to the metal or alloy surface At lower temperature, the oxide is reoxidized by residual water vapor that is never completely removable, causing the adhesion to the alloy surface to disappear and the surface of the more precious metal is released The migration of the hydrogen through the more precious metal layer on the surface is promoted by the high hydrogen pressure.

20 Het activeren door een thermische voorbehandeling in waterstof is echter lastig te controleren. De mate waarin het legeringsoppervlak bij blootstellen aan atmosferische lucht oxideert, varieert sterk en daarmee de mate waarin het legeringsoppervlak door het oxide van de minder edele component wordt bedekt. In het algemeen is acti-25 veren door thermische behandeling in waterstof dan ook minder geschikt .However, activation by thermal pretreatment in hydrogen is difficult to control. The degree to which the alloy surface oxidizes upon exposure to atmospheric air varies widely and thus the degree to which the alloy surface is covered by the oxide of the less noble component. In general, activating by thermal treatment in hydrogen is therefore less suitable.

Bij het opnemen en afstaan van waterstof expandeert en krimpt het kristalrooster van de legering. Dit leidt tot desintegratie van de legeringsdeeltjes, waardoor een betrekkelijk fijn poeder ontstaat 30 (van Mal, dissertatie Delft, 1976). Hierbij wordt vers legeringsoppervlak geëxposeerd, waardoor de absorptie van waterstof sneller verloopt. Dit is een van de redenen dat blootstellen bij kamertemperatuur aan waterstof van hoge druk de activering van de legering bevordert. Bij de hoge druk vallen de legeringsdeeltjes uiteen en 35 wordt schoon legeringsoppervlak gevormd. Om de activering van moleculaire waterstof te bevorderen, voegt men palladium aan de legering toe. Palladium is reeds bij kamertemperatuur met waterstof te reduceren, waardoor reeds bij lage temperatuur centra aan het oppervlak 100 1123 3 ontstaan die waterstof kunnen dissociëren. Ook nikkel kan men, zij het bij wat hogere temperatuur dan palladium, met waterstof reduceren. Om de afscheiding van onedele oxiden als driedimensionale oxide-deeltjes te bevorderen, voegt men wel onedele componenten, zoals 5 vanadium of mangaan, aan de legering toe. Van de elementaire reacties die bij dergelijke meer ingewikkelde legeringen optreden, is evenwel niet veel bekend.When absorbing and releasing hydrogen, the crystal lattice of the alloy expands and shrinks. This leads to disintegration of the alloy particles, resulting in a relatively fine powder (van Mal, dissertation Delft, 1976). Fresh alloy surface is exhibited here, which accelerates the absorption of hydrogen. This is one of the reasons that exposure to high pressure hydrogen at room temperature promotes activation of the alloy. At the high pressure, the alloy particles decompose and a clean alloy surface is formed. To promote molecular hydrogen activation, palladium is added to the alloy. Palladium can already be reduced with hydrogen at room temperature, so that already at low temperatures, centers are formed on the surface 100 1123 3 which can dissociate hydrogen. Nickel can also be reduced with hydrogen, albeit at a slightly higher temperature than palladium. In order to promote the separation of base oxides as three-dimensional oxide particles, base components, such as vanadium or manganese, are added to the alloy. However, little is known about the basic reactions that occur with such more complex alloys.

Uiteenvallen van de legering tot deeltjes van enkele pm's of minder is gebruikelijk. De hierdoor teweeggebrachte activering is 10 hierboven genoemd. De oppervlakte-volume verhouding van de legerings-deeltjes neemt daardoor echter toe en daarmee de mate van oxidatie bij blootstellen aan atmosferische lucht. In het algemeen zal men daarom kleinere legeringsdeeltjes niet meer door een thermische behandeling in een waterstofstroom kunnen activeren.Disintegration of the alloy into particles of a few µm or less is common. The activation brought about by this is mentioned above. However, the surface-to-volume ratio of the alloy particles increases, and therefore the degree of oxidation when exposed to atmospheric air. In general, therefore, smaller alloy particles will no longer be able to be activated by a heat treatment in a hydrogen stream.

15 Wegens de slecht controleerbare activering volgens de stand van de techniek is voorgesteld (X.-L.Wang en S.Suda, Journal of Alloys and Compounds 19^ (1993) 73~76) het oppervlak van legeringen van minder en meer edele metalen en in het bijzonder lanthaan-nikkel legeringen te behandelen met fluorbevattende waterige oplossingen.Because of the poorly controllable activation in the prior art, it has been proposed (X.-L. Wang and S. Suda, Journal of Alloys and Compounds 19 ^ (1993) 73 ~ 76) to the surface of alloys of less and more precious metals and in particular treating lanthanum-nickel alloys with fluorine-containing aqueous solutions.

20 Volgens deze publicatie wordt het oppervlak van lanthaan-nikkel legeringen behandeld met waterige oplossingen van een fluoride zout. Volgens deze publikatie scheidt zich dan een continue laag lanthaan-fluoride af op het oppervlak van de legering. Deze fluoride laag zou transparant zijn voor moleculaire waterstof, die vervolgens op het 25 onderliggende, zuivere nikkeloppervlak dissocieert en door de nikkel-laag naar de onderliggende legering migreert. Een voordeel van de continue lanthaanfluoride laag zou zijn dat deze laag oxidatie van het legeringsoppervlak voorkomt. Aan de lucht reageert de fluoride-laag geleidelijk weer met water tot lanthaanoxide, dat niet doorlaat-30 baar is voor moleculaire waterstof, waardoor het vermogen waterstof op te nemen, bij blootstellen aan waterdamp geleidelijk weer verloren gaat. Voor titaan-ijzer legeringen, die gunstiger eigenschappen qua waterstofabsorptie vertonen, werkt de reactie van het titaanoxide aan het oppervlak tot fluoride echter minder goed wegens de geringere 35 stabiliteit en de oplosbaarheid van het titaanfluoride.According to this publication, the surface of lanthanum-nickel alloys is treated with aqueous solutions of a fluoride salt. According to this publication, a continuous layer of lanthanum fluoride then deposits on the surface of the alloy. This fluoride layer would be transparent to molecular hydrogen, which then dissociates on the underlying pure nickel surface and migrates through the nickel layer to the underlying alloy. An advantage of the continuous lanthanum fluoride layer would be that it prevents oxidation of the alloy surface. In the air, the fluoride layer gradually reacts again with water to give lanthanum oxide, which is impermeable to molecular hydrogen, thereby gradually losing the ability to absorb hydrogen when exposed to water vapor. However, for titanium iron alloys, which exhibit more favorable hydrogen absorption properties, the reaction of the titanium oxide on the surface to fluoride is less effective due to the lower stability and solubility of the titanium fluoride.

Door de aanwezigheid van water blijft het gevaar van oxideren bestaan indien dit water niet volledig verwijderd wordt.Due to the presence of water, the danger of oxidation persists if this water is not completely removed.

Men heeft eveneens voorgesteld (H.Imamura, T.Takahashi, R.Gal- 100 1123 4 leguillos, S.Tsuchiya, Journal of the Less-Common Metals 89 (1983) 251-256) het oppervlak van legeringen te behandelen met organische verbindingen. Beschreven wordt dat door een hoge electronenaffiniteit van de organische verbinding waterstof wordt geactiveerd en door de 5 oppervlaktelaag kan penetreren. Behandeling van het oppervlak van een magnesium-nikkel legering met tetracyaanetheen of ftalonitril leidt tot een versnelde opneming van waterstof bij relatief lage temperaturen. Een bezwaar van deze activeringsprocedure is echter dat het oppervlak door de organische moleculen of de ontledingsproducten 10 gedeeltelijk bedekt blijft, waardoor de desorptie van waterstof trager verloopt. Ook is deze werkwijze niet toepasbaar voor titaan-ij-zerlegeringen.It has also been proposed (H. Imamura, T. Takahashi, R. Gal- 100 1123 4 leguillos, S. Tsuchiya, Journal of the Less-Common Metals 89 (1983) 251-256) to treat the surface of alloys with organic compounds . It is described that due to a high electron affinity of the organic compound hydrogen is activated and can penetrate through the surface layer. Treatment of the surface of a magnesium-nickel alloy with tetracyanoethylene or phthalonitrile leads to an accelerated absorption of hydrogen at relatively low temperatures. A drawback of this activation procedure, however, is that the surface remains partially covered by the organic molecules or the decomposition products, so that the desorption of hydrogen proceeds more slowly. Nor is this method applicable to titanium-iron alloys.

Doel van de uitvinding is derhalve een meer universele activeringsprocedure voor waterstofabsorberende legeringen en in het bij-15 zonder voor ijzer-titaanlegeringen, die bij niet te hoge temperaturen vlot en goed reproduceerbaar is uit te voeren.The object of the invention is therefore to carry out a more universal activation procedure for hydrogen-absorbing alloys and, in particular, for iron-titanium alloys, which can be carried out smoothly and easily at high temperatures.

Bovendien dient het mogelijk te zijn bij niet te hoge druk waterstof in de legering op te nemen resp. daarvan te onttrekken.In addition, it should be possible to incorporate hydrogen into the alloy at a pressure that is not too high. from it.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven werkwijze verwezen-20 lijkt doordat men de halogeenverbinding zodanig kiest, dat het me-taalhalogenide omvat een tenminste bij verhoogde temperatuur tussen 100°C en 700°C dampvorinige verbinding, welke van het metaaloppervlak verwijderd wordt, en waarbij een zuurstofacceptor toegevoegd wordt, die in staat is de zuurstof afkomstig van het metaaloxide op te ne-25 men. In tegenstelling tot de hiervoor beschreven werkwijze waarbij een voor moleculaire waterstof transparante fluoridelaag gevormd wordt, wordt thans de halogenidelaag verwijderd. Dit is op eenvoudige wijze en zonder resten mogelijk doordat deze halogenidelaag gemakkelijk verdampt. Talrijke halogeenverbindingen zijn voorstelbaar die 30 toepasbaar zijn. Als voorbeeld worden chloriden genoemd omdat bijvoorbeeld zowel ijzerchloride als titaanchloride bij verhoudingsgewijs lage temperatuur vluchtig zijn en 'wegkoken1. Bij een dergelijke werkwijze is het niet noodzakelijk een waterige oplossing toe te passen, zodat het probleem met resterend water resp. waterdamp niet 35 aanwezig is.This object is accomplished in a process described above in that the halogen compound is selected such that the metal halide comprises an at least elevated temperature between 100 ° C and 700 ° C vaporous compound which is removed from the metal surface, and wherein an oxygen acceptor is added, which is capable of absorbing the oxygen from the metal oxide. In contrast to the above-described process in which a fluoride layer transparent to molecular hydrogen is formed, the halide layer is now removed. This is possible in a simple manner and without residues, because this halide layer easily evaporates. Numerous halogen compounds are conceivable which can be used. Chlorides are mentioned as an example because, for example, both ferric chloride and titanium chloride are volatile and boil away at a relatively low temperature. In such a method, it is not necessary to use an aqueous solution, so that the problem with residual water resp. water vapor is not present.

De bij de omzetting van metaaloxide naar metaalhalogenide vrijkomende zuurstof dient vanzelfsprekend niet aan de onder de oxidelaag liggende niet geoxideerde legering gebonden te worden. Daarom is het 1001123 5 noodzakelijk dat bovendien een zuurstofacceptor toegevoegd wordt, die in staat is de zuurstof afkomstig van het metaaloxide op te neen. Een voorbeeld daarvan is een koolstofbevattende verbinding. Het blootstellen aan deze koolstof bevattende verbinding kan zowel vóór het 5 blootstellen aan de halogeenverbinding plaatsvinden als gelijktijdig. Aan koolstof wordt de voorkeur gegeven omdat bij verbinding met zuurstof een gasvormig produkt (CO of C02) ontstaat dat gemakkelijk van het metaaloppervlak kan desorberen.Obviously, the oxygen released during the conversion of metal oxide to metal halide should not be bound to the non-oxidized alloy underlying the oxide layer. Therefore, it is necessary that additionally an oxygen acceptor is added which is able to recycle the oxygen from the metal oxide. An example of this is a carbon-containing compound. Exposure to this carbon-containing compound can take place both before exposure to the halogen compound and simultaneously. Carbon is preferred because, when combined with oxygen, a gaseous product (CO or CO2) is formed which can easily desorb from the metal surface.

Het is mogelijk afzonderlijk kool op het oppervlak aan te bren-10 gen en de halogeenverbinding afzonderlijk toe te voeren. Het is ook mogelijk beide atoomsoorten tot een molecuul te combineren.It is possible to apply carbon separately to the surface and to feed the halogen compound separately. It is also possible to combine both types of atom into a molecule.

Indien een chloor bevattende halogeenverbinding toegepast wordt, bevat de koolstof en halogeen bevattende verbinding bij voorkeur tetrachloorkoolstof.When a chlorine-containing halogen compound is used, the carbon and halogen-containing compound preferably contains carbon tetrachloride.

15 Hierbij is het mogelijk het geoxideerde legeringsoppervlak bij verhoogde temperatuur bloot te stellen aan geschikte gasmoleculen die koolstof en halogenen bevatten, of deze moleculen eerst bij lagere temperatuur op het oppervlakte te adsorberen en vervolgens de temperatuur zodanig te verhogen dat de reaktie plaatsvindt.It is hereby possible to expose the oxidized alloy surface at an elevated temperature to suitable gas molecules containing carbon and halogens, or to first adsorb these molecules on the surface at a lower temperature and then raise the temperature such that the reaction takes place.

20 Volgens een verdere uitvoering van de uitvinding is de halogeen (koolstof)verbinding bij verlaagde temperatuur vloeibaar en reageert verhoudingsgewijs traag met de metaaloxiden. Daardoor is het mogelijk deze verbinding in de legering op te nemen in vloeibare toestand en door het vervolgens verhogen van de temperatuur wordt enerzijds de 25 reactiesnelheid verhoogd en worden anderzijds de omstandigheden verwezenlijkt waarbij de metaalhalogeniden vluchtig zijn en eenvoudig kunnen worden verwijderd. Zonder de omvang van de uitvinding te beperken, wordt verondersteld dat het thermodynamisch evenwicht door de stabiliteit van het metaalchloride in de gewenste richting verschoven 30 wordt. In het algemeen verloopt de reductie van de oppervlakteoxiden bij een temperatuur van 300 tot 500*C terwijl de vervluchtiging van de gevormde chloriden temperaturen van 100 tot 700*C vergt.According to a further embodiment of the invention, the halogen (carbon) compound is liquid at a reduced temperature and reacts relatively slowly with the metal oxides. This makes it possible to incorporate this compound in the alloy in the liquid state and by subsequently increasing the temperature, on the one hand, the reaction speed is increased and, on the other hand, the conditions are realized in which the metal halides are volatile and can be easily removed. Without limiting the scope of the invention, it is believed that the thermodynamic equilibrium is shifted in the desired direction by the stability of the metal chloride. Generally, the reduction of the surface oxides proceeds at a temperature of 300 to 500 ° C while the volatilization of the chlorides formed requires temperatures of 100 to 700 ° C.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een uitvoe ringsvoorbeeld verduidelijkt worden.The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment.

3535

Voorbeeld: 1 gram titaan-ijzer met een deeltjesgrootte liggend tussen 5OO en 85Ο micron voorzien van een oxidelaag aan het oppervlak werd 100112 3 6 geplaatst in een reactor. De reactor werd in een inerte gasstroom verwarmd tot 350”c met een opwarmsnelheid van 300°C/uur.Example: 1 gram of titanium iron with a particle size between 5OO and 85Ο microns with an oxide layer on the surface was placed 100112 3 6 in a reactor. The reactor was heated in an inert gas stream to 350 ° C with a heating rate of 300 ° C / hour.

Bij deze temperatuur werd 20 ml gasvormig tetrachloorkoolstof via een septum in de reactor geïnjecteerd waarna gedurende 15 minuten 5 een inert gas door de reactor heen werd geleid.At this temperature, 20 ml of gaseous carbon tetrachloride were injected into the reactor through a septum, after which an inert gas was passed through the reactor for 15 minutes.

Vervolgens werd de reactor verwarmd tot 500*C met een opwarm snelheid van 300 C/uur in een 10 vol.% waterstof in argon stroom en gedurende 1 uur op deze temperatuur gehouden.The reactor was then heated to 500 ° C at a heating rate of 300 ° C / hour in a 10% by volume hydrogen in argon stream and kept at this temperature for 1 hour.

Daarna werd de reactor bij de hierboven genoemde temperatuur 10 geëvacueerd tot een vacuüm van 10'5 mbar en gedurende één uur op deze temperatuur en druk gehouden.The reactor was then evacuated at the above temperature 10 to a vacuum of 10-5 mbar and held at this temperature and pressure for one hour.

Dat de hierboven beschreven werkwijze doelmatig was, bleek bij 15 het vervolgens onderwerpen -aan een waterstofdruk van 1 bar bij een reaktietemperatuur van 258 K. Binnen 2k uur werd een opname van waterstof in de metaallegering waargenomen, die overeenkomt met het theoretische maximum.That the above-described process was effective was shown by subsequently subjecting it to a hydrogen pressure of 1 bar at a reaction temperature of 258 K. Within 2 hours an uptake of hydrogen in the metal alloy was observed, corresponding to the theoretical maximum.

Hoewel hierboven wordt uitgegaan van de veronderstelling dat 20 zowel het ijzeroxide als het titaanoxide met de halogeenverbinding reageert tot de betreffende vluchtige halogeniden, dient begrepen te worden dat het goed mogelijk is, dat slechts één van de twee metalen op deze wijze reageert en dat het andere metaaloxide op een andere in de stand der techniek bekende wijze verwijderd of onschadelijk ge-25 maakt wordt. Met name in dit geval kan in plaats van een chloor bevattende halogeenverbinding broom, jodium of fluor bevattende verbinding toegepast worden.Although it is assumed above that both the iron oxide and the titanium oxide react with the halogen compound to form the respective volatile halides, it should be understood that only one of the two metals reacts in this manner and that the other metal oxide is removed or rendered harmless in another manner known in the art. Especially in this case, instead of a chlorine-containing halogen compound, bromine, iodine or fluorine-containing compound can be used.

Hoewel de uitvinding hierboven aan de hand van een voorkeursuitvoering beschreven is, dient begrepen te worden dat talrijke wij-30 zigingen kunnen worden aangebracht die zowel de omstandigheden waaronder de legering geactiveerd wordt als de daarvoor gebruikte verbindingen omvatten.Although the invention has been described above with reference to a preferred embodiment, it is to be understood that numerous modifications can be made which include both the conditions under which the alloy is activated and the compounds used therefor.

100 1123100 1123

Claims (6)

1. Werkwijze voor het activeren van oppervlakteoxide van een ijzer-titaan, lanthaan-nikkel of magnesium-nikkel legering, omvatten-5 de het omzetten van de metaaloxiden in metaalhalogeniden door het blootstellen aan een halogeenverbinding, met het kenmerk, dat men de halogeenverbinding zodanig kiest, dat het metaalhalogenide omvat een tenminste bij verhoogde temperatuur tussen 100°C en 700*0 dampvormige verbinding, welke van het metaaloppervlak verwijderd wordt, en waar-10 bij een zuurstofacceptor toegevoegd wordt, die in staat is de zuurstof afkomstig van het metaaloxide op te nemen.Method for activating surface oxide of an iron-titanium, lanthanum-nickel or magnesium-nickel alloy, comprising converting the metal oxides into metal halides by exposing them to a halogen compound, characterized in that the halogen compound is such choose, that the metal halide comprises an at least elevated temperature between 100 ° C and 700 * 0 vaporous compound, which is removed from the metal surface, and which is added to an oxygen acceptor, which is capable of oxygenation of the metal oxide on to take. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de halogeenverbinding chloor omvat.The method of claim 1, wherein the halogen compound comprises chlorine. 3. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij 15 de reductor een koolstof bevattende verbinding omvat. k. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies in combinatie met conclusie 3. waarbij de halogeenverbinding koolstof bevat.3. A method according to any one of the preceding claims, wherein the reducer comprises a carbon-containing compound. k. A method according to any of the preceding claims in combination with claim 3. wherein the halogen compound contains carbon. 5. Werkwijze volgens conclusie k, waarbij de koolstof/halogeen-verbinding tetrachloorkoolstof omvat.The method of claim k, wherein the carbon / halogen compound comprises carbon tetrachloride. 6. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij men het omzetten bij een temperatuur tot 500°C uitvoert.Process according to any of the preceding claims, wherein the conversion is carried out at a temperature of up to 500 ° C. 7. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij men de halogeenverbinding een in hoofdzaak vloeibare toestand in de metaallegering adsorbeert bij een verhoudingsgewijs lage temperatuur 25 en vervolgens de temperatuur van de halogeenverbinding bevattende legering verhoogt. ****«# 100 1123 SAMENWERKINGSVERDRAG (PCT) RAPPORT BETREFFENDE NIEUWHEIDSONDERZOEK VAN INTERNATIONAAL TYPE IOENTIFIKATIE VAN OE NATIONALE AANVRAGE Kenmerk van Oe aanvrager o( van da gemachtigde N.O. 39449 TM Nederlandse aanvrage nr. indianngsdaaim 1001123 1 september 1995 Ingeroepen voorrangsoaum Aanvrager (Naam) STICHTING ENERGIEONDERZOEK CENTRUM NEDERLAND Oaaim van net verzoek voor een onderzoek van intamasonaai type Door de Insunae voor Intematonaai Onderzoek (ISA) aan net verzoek voor een onderzoek van interna tenaal type loegekand nr SN 26362 NL I. CLASSIFICATIE VAN HET ONDERWERP (bij toepassing van verschillende dassiftcaoes. alle dassificaoesymboien opgeven) Volgens de in te ma Donate dassifieaoe (IPC) Int. Cl.6: C 01 B 3/00 II. ONDERZOCHTE GEBIEDEN VAN DE TECHNIEK __Ongekochte minimum documentatie Classificatiesysteem _Classificaties ymDolen_ Int. Cl.6 C 01 B Onderzochte andere oocumemaoe dan oe minimum documentaoe voor zover dergelijke documenen m de onderzochte gebeden zqn opgenomen III. I 1 GEEN ONDERZOEK MOGELUK VOOR BEPAALDE CONCLUSIES (opmerkingen op aanvullingsblad) /, IV. I 1 GEBREK AAN EENHEID VAN UITVINDING (opmerkingen op aanvullingsblad) I Form PC7/ISA/231(aiC8 19947. A method according to any one of the preceding claims, wherein the halogen compound is adsorbed a substantially liquid state in the metal alloy at a relatively low temperature and then the temperature of the alloy containing halogen compound is increased. **** «# 100 1123 COOPERATION TREATY (PCT) REPORT ON NEWNESS RESEARCH OF INTERNATIONAL TYPE OF IDENTIFICATION OF NATIONAL APPLICATION Characteristic of the applicant o (of the authorized representative NO 39449 TM Dutch application no. Indianngsdaaim 1001123 1 Priority invoked) FOUNDATION FOR ENERGY RESEARCH CENTER THE NETHERLANDS Issue of the request for an investigation of intamasonaai type By the Insunae for Intemonaai Investigation (ISA) to the request for an investigation of international type Logeekand nr SN 26362 NL I. CLASSIFICATION OF THE SUBJECT (when using various badgerift caoes (specify all dassificaoe symbols) According to the Donate dassifieaoe (IPC) Int Cl.6: C 01 B 3/00 II RESEARCHED FIELDS OF TECHNIQUE __Purchased minimum documentation Classification system _Classifications ymDolen_ Int. Cl.6 C 01 B Other examined oocumemaoe then oe minimum documentaoe insofar as such documents are discussed Prayers Searched Have Been Recorded III. I 1 NO EXAMINATION FOR CERTAIN CONCLUSIONS (comments on supplementary sheet) /, IV. I 1 LACK OF UNIT OF INVENTION (Notes on Supplementary Sheet) I Form PC7 / ISA / 231 (aiC8 1994
NL1001123A 1995-09-01 1995-09-01 Activating metal surfaces for absorption and release of hydrogen NL1001123C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1001123A NL1001123C2 (en) 1995-09-01 1995-09-01 Activating metal surfaces for absorption and release of hydrogen

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1001123 1995-09-01
NL1001123A NL1001123C2 (en) 1995-09-01 1995-09-01 Activating metal surfaces for absorption and release of hydrogen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1001123C2 true NL1001123C2 (en) 1997-03-04

Family

ID=19761529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1001123A NL1001123C2 (en) 1995-09-01 1995-09-01 Activating metal surfaces for absorption and release of hydrogen

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL1001123C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20090626A1 (en) * 2009-08-07 2011-02-08 Lam Ba Engineering & Consulting S R L THIN NANOSTRUCTURED LAYERS WITH HIGH CATALYTIC ACTIVITY ON NICKEL SURFACES AND ITS ALLOYS AND PROCEDURE TO OBTAIN THEM

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62228443A (en) * 1986-03-29 1987-10-07 Santoku Kinzoku Kogyo Kk Rare earth element-containing alloy for separation and purification of hydrogen gas
JPS62246804A (en) * 1986-04-21 1987-10-28 Sekisui Chem Co Ltd Method for inactivating metallic hydride
JPH04149001A (en) * 1990-10-11 1992-05-22 Sanyo Electric Co Ltd Method for packing hydrogen storage alloy into reaction vessel
JPH0688150A (en) * 1992-09-10 1994-03-29 Chuo Denki Kogyo Kk Production of hydrogen occluding alloy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62228443A (en) * 1986-03-29 1987-10-07 Santoku Kinzoku Kogyo Kk Rare earth element-containing alloy for separation and purification of hydrogen gas
JPS62246804A (en) * 1986-04-21 1987-10-28 Sekisui Chem Co Ltd Method for inactivating metallic hydride
JPH04149001A (en) * 1990-10-11 1992-05-22 Sanyo Electric Co Ltd Method for packing hydrogen storage alloy into reaction vessel
JPH0688150A (en) * 1992-09-10 1994-03-29 Chuo Denki Kogyo Kk Production of hydrogen occluding alloy

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Section Ch Week 8749, Derwent World Patents Index; Class E37, AN 87-344133, XP002001367 *
DATABASE WPI Section Ch Week 9227, Derwent World Patents Index; Class A97, AN 92-223310, XP002001379 *
DATABASE WPI Section Ch Week 9417, Derwent World Patents Index; Class E36, AN 94-141192, XP002001814 *
H. IMAMURA ET AL.: "Hydrogen absorption in modified intermetallic compound systems", JOURNAL OF THE LESS-COMMON METALS, vol. 89, 1983, LAUSANNE CH, pages 251 - 256, XP002001812 *
P. RAJ ET AL.: "On the acid hydriding and activation of FeTi", JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS, vol. 115, 1986, LAUSANNE CH, pages 235 - 241, XP002001813 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 096 (C - 484) 29 March 1988 (1988-03-29) *
X. L. WANG ET AL.: "Surface study of chemically treated LaNi4.7Al0.3 alloy", JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS, vol. 194, 1993, LAUSANNE CH, pages 73 - 76, XP002001378 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20090626A1 (en) * 2009-08-07 2011-02-08 Lam Ba Engineering & Consulting S R L THIN NANOSTRUCTURED LAYERS WITH HIGH CATALYTIC ACTIVITY ON NICKEL SURFACES AND ITS ALLOYS AND PROCEDURE TO OBTAIN THEM
WO2011016014A2 (en) 2009-08-07 2011-02-10 Lam.Ba. Engineering & Consulting S.R.L. Nanostructured thin layers having high catalytic activity on surfaces of nickel and its alloys and a process for obtaining them
WO2011016014A3 (en) * 2009-08-07 2011-05-05 Lam.Ba. Engineering & Consulting S.R.L. Thin nano structured layers with high catalytic activity on nickel or nickel alloy surfaces and process for their preparation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ma et al. Iron metal–organic frameworks MIL‐88B and NH2‐MIL‐88B for the loading and delivery of the gasotransmitter carbon monoxide
Stalder et al. Supported palladium catalysts for the reduction of sodium bicarbonate to sodium formate in aqueous solution at room temperature and one atmosphere of hydrogen
Gualtieri et al. Control of the hydrogen absorption and desorption of rare‐earth intermetallic compounds
FR2464918A1 (en) METHOD AND PHOTOCHEMICAL SYSTEM FOR THE SIMULTANEOUS PRODUCTION OF HYDROGEN AND OXYGEN FROM WATER
US5453413A (en) Phototransformation of fullerenes
JPH08332375A (en) Adsorbent and method for removing trace of oxygen from inertgas
CN110155940A (en) A kind of room temperature inhales the magnesium-base hydrogen storage material and preparation method thereof of hydrogen
NL1001123C2 (en) Activating metal surfaces for absorption and release of hydrogen
Jürgens et al. New gold and silver-gold catalysts in the shape of sponges and sieves
JP2006247524A (en) Porous composite carrying metal ultra fine particle
CN108083416A (en) A kind of method that carbon material activation persulfate orientation is carbonylated and generates singlet oxygen
Emara et al. Adsorption of radioactive cesium using synthesized chitosan-g-poly (acrylic acid/N-vinylcaprolactam) by γ-irradiation
CN1413908A (en) Method for synthetic ammonia
Roshan et al. The effect of the surface state on the hydrogen permeability and the catalytic activity of palladium alloy membranes
Miyahara et al. Concentration dependence of surface diffusivity of nitrobenzene and benzonitrile in liquid phase adsorption onto an activated carbon
Cheng et al. The role of the Co reduction and Zn evaporation of ZnCo-MOF carbonization in peroxymonosulfate activation for levofloxacin purification from wastewater
JPH0249158B2 (en)
JPH04187503A (en) Magnesium-based hydrogen storage material and production thereof
GB2416137A (en) Preparation of a gold catalyst
JP2003313017A (en) Method for producing carbon nanotube
JP3319333B2 (en) Stabilization method of hydrogen storage alloy
Shilov et al. The peculiarities of the behaviour of hydride systems related to mechanisms of phase transitions
US5948722A (en) Method for producing iron-based catalysts
JP2776545B2 (en) Carbon fiber adsorbent and method for producing the same
JPH0799108A (en) Ferromagnetic carbon material and its manufacture

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20010401