RU168280U1 - HETTER DEVICE FOR MOLECULAR HYDROGEN SELECTIVE PUMPING - Google Patents

HETTER DEVICE FOR MOLECULAR HYDROGEN SELECTIVE PUMPING Download PDF

Info

Publication number
RU168280U1
RU168280U1 RU2015154014U RU2015154014U RU168280U1 RU 168280 U1 RU168280 U1 RU 168280U1 RU 2015154014 U RU2015154014 U RU 2015154014U RU 2015154014 U RU2015154014 U RU 2015154014U RU 168280 U1 RU168280 U1 RU 168280U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
palladium
metal
titanium
molecular hydrogen
Prior art date
Application number
RU2015154014U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Александрович Антонов
Николай Николаевич Самотаев
Original Assignee
Акционерное общество "ТЕХНОАТОМ"
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 Акционерное общество "ТЕХНОАТОМ" filed Critical Акционерное общество "ТЕХНОАТОМ"
Priority to RU2015154014U priority Critical patent/RU168280U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU168280U1 publication Critical patent/RU168280U1/en

Links

Images

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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

Геттерное устройство для селективной откачки молекулярного водорода из смеси газов, включающее формообразующее тело в виде пластины или цилиндра из металла и поглощающий слой из палладия, покрывающий всю поверхность металла, связующего водород, отличающееся тем, что микрочастицы металла, связующего водород, распределены в объеме беспористого формообразующего тела (матрице), выполненного из металлического палладия, одновременно осуществляющего поглощение водорода.A getter device for the selective pumping of molecular hydrogen from a mixture of gases, including a forming body in the form of a plate or cylinder made of metal and an absorbing layer of palladium covering the entire surface of the hydrogen-binding metal, characterized in that the microparticles of the hydrogen-binding metal are distributed in the volume of the non-porous forming body (matrix) made of palladium metal, which simultaneously absorbs hydrogen.

Description

Известно устройство, представляющее собой пористый геттер из титана, применяемый для реализации двух функциональных свойств - разложение на поверхности геттера молекул водорода на атомы и химическое сильно энергетическое связывание атомов водорода объемом металла пористого титана. Пористый геттер из титана проявляет селективность по отношению к поглощению водорода только при относительно низких температурах. Известное устройство не в полной мере удовлетворяет требованиям по селективности откачки молекулярного водорода из-за работы в интервале температур, технически сложном для использования в газоразрядных приборах. В этом случае при наличие в среде кислородосордержыших компонентов происходит пассивация поверхности титана, что приводит к снижению его сорбционных характеристик по водороду. (Кореновский Н.Л. и др. Композитный материал на основе пористого титана для селективного поглощения водорода из газовых смесей. Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА №2(100), 2013 г, с 9-16)A device is known, which is a porous getter made of titanium, used to realize two functional properties - decomposition of hydrogen molecules into atoms on the getter surface and chemical strong-energy bonding of hydrogen atoms by the volume of porous titanium metal. A porous titanium getter shows selectivity for hydrogen uptake only at relatively low temperatures. The known device does not fully satisfy the requirements for selectivity of pumping molecular hydrogen due to operation in the temperature range that is technically difficult to use in gas-discharge devices. In this case, with the presence of oxygen-containing components in the medium, the titanium surface is passivated, which leads to a decrease in its sorption characteristics for hydrogen. (Korenovsky NL and others. Composite material based on porous titanium for selective absorption of hydrogen from gas mixtures. University proceedings. ELECTRONICS No. 2 (100), 2013, from 9-16)

Наиболее близким к предполагаемому устройству является устройство, для откачки молекулярного водорода, содержащее формообразующее тело из пористого титана, связывающего водород, в виде пластины или цилиндра, и нанесенную на него поглощающую пленку из палладия, причем пленка из палладия покрывает поверхность пористого тела во всем его объеме.Closest to the proposed device is a device for pumping molecular hydrogen containing a forming body of porous titanium, hydrogen bonding in the form of a plate or cylinder, and an absorbing film of palladium deposited on it, and the film of palladium covers the surface of the porous body in its entirety .

В данном устройстве для создания эффекта селективной откачки водорода поверхность титана модифицируется нанесением пленки палладия для реализации эффекта избирательной диффузионной прозрачности к атомам водорода, что обеспечивает проникновение потока водорода через палладиевую пленку без химического связывания, а необходимая удельная сорбционная емкость геттера достигается за счет высокоэнергетического химического связывания титана с водородом на межфазной границе палладий-титан. (Кореновский Н.Л. и др. Геттерное устройство для селективной откачки молекулярного водорода. Патент РФ на полезную модель №81488. Опубл. 20.03.2009 г. Бюл. №8)In this device, to create the effect of selective pumping out of hydrogen, the titanium surface is modified by applying a palladium film to realize the effect of selective diffusion transparency to hydrogen atoms, which ensures the penetration of a hydrogen flow through the palladium film without chemical bonding, and the required specific sorption capacity of the getter is achieved due to the high-energy chemical bonding of titanium with hydrogen at the palladium-titanium interface. (Korenovsky N.L. et al. Getter device for selective pumping of molecular hydrogen. RF patent for utility model No. 81488. Publ. March 20, 2009 Bull. No. 8)

Недостатком данного устройства является низкая механическая прочность и пластичность формообразующего пористого материала (титана) даже с поверхностным тонким покрытием из палладия, не позволяющая использовать данный геттер в условиях вибрационных нагрузок (до 10 g).The disadvantage of this device is the low mechanical strength and ductility of the forming porous material (titanium) even with a thin surface coating of palladium, which does not allow the use of this getter under vibrational loads (up to 10 g).

В основу разработки предполагаемого устройства положена задача создания эффективного селективного геттера на водород с высокими значением удельной сорбционной емкости и одновременно с высокими прочностными характеристиками.The development of the proposed device is based on the task of creating an effective selective getter for hydrogen with a high value of specific sorption capacity and at the same time with high strength characteristics.

Данная задача решается созданием геттерного устройства для селективной откачки молекулярного водорода, включающее формообразующее тело в виде пластины или цилиндра из металла и поглощающий слой из палладия, покрывающий всю поверхность металла, связующего водород, отличающееся тем, что микрочастицы металла, связующего водород, распределены в объеме беспористого формообразующего тела (матрице), выполненного из металлического палладия, одновременно осуществляющего поглощение водорода.This problem is solved by creating a getter device for the selective pumping out of molecular hydrogen, including a shaping body in the form of a plate or a cylinder of metal and an absorbing layer of palladium covering the entire surface of the metal that binds hydrogen, characterized in that the microparticles of the metal that binds hydrogen are distributed in a non-porous volume a forming body (matrix) made of palladium metal, which simultaneously absorbs hydrogen.

В двухслойном устройстве термодинамическая неустойчивость системы палладий-водород является положительным фактором, способствующим созданию эффекта диффузионно-прозрачной среды для атомов водорода, которые проникают без химического связывания сквозь слой палладия и на межфазной границе палладий-гидридообразующий металл химически связываются объемом последнего.In a two-layer device, the thermodynamic instability of the palladium-hydrogen system is a positive factor contributing to the creation of a diffusion-transparent medium for hydrogen atoms that penetrate through the palladium layer without chemical bonding and chemically bind to the palladium-hydride-forming metal at the interface.

В заявляемом варианте имеем дисперсную матричную структуру композиционного материала (в прототипе - сендвич структура), который способен последовательно выполнять две сорбционные функции - селективно захватывать атомы водорода из смеси газов и эффективно их связывать в объеме гидридообразующего металла. При этом формообразующим телом является монолитная (в прототипе - пористая) матрица из палладия (в прототипе- из гидридообразующего титана), покрывающая всю поверхность распределенных в ней гидридообразующих микрочастиц геттера с высокоразвитой поверхностью. Таким образом одновременно имеем дисперсионно упрочненный композиционный материал, обеспечивающий механическую прочность устройства.In the claimed embodiment, we have a dispersed matrix structure of a composite material (in the prototype, a sandwich structure), which is capable of sequentially performing two sorption functions - selectively capture hydrogen atoms from a mixture of gases and effectively bind them in the volume of a hydride-forming metal. In this case, the forming body is a monolithic (in the prototype - porous) matrix of palladium (in the prototype - from hydride-forming titanium), covering the entire surface of the hydride-forming getter microparticles distributed in it with a highly developed surface. Thus, at the same time, we have a dispersion hardened composite material that ensures the mechanical strength of the device.

Селективность по отношению связывания атомов водорода происходит в относительно широком интервале температур, технически пригодном для работы газоразрядного прибора, при этом атомы других газов или адсорбируются на поверхности мембраны (каркаса) или испытывают газодинамическое отражение от поверхности, не проникая в объем металла мембраны.The selectivity with respect to the bonding of hydrogen atoms occurs in a relatively wide temperature range that is technically suitable for the operation of a gas-discharge device, while atoms of other gases either adsorb on the surface of the membrane (frame) or undergo gas-dynamic reflection from the surface without penetrating into the volume of the membrane metal.

Это достигается тем, что предполагаемое устройство выполняется в несколько последовательных технологических стадий. Для примера - на первом этапе на поверхности микрочастиц титана, выбранного в качестве связующего водород металла, методом магнетронного напыления в условиях виброкипящего слоя микорочастиц гидридообразующего титана покрывается слоем палладия. На следующем этапе покрытые частицы прессуются в конкретную форму изделия и спекаются в условиях изостатического прессования для образования монолитного палладиевой матирицы с диспергированными в ней микрочастицами титана.This is achieved by the fact that the proposed device is carried out in several successive technological stages. For example, at the first stage, on the surface of titanium microparticles selected as a hydrogen metal binder, magnetron sputtering under the conditions of a vibro-boiling layer of hydride-forming titanium microparticles is coated with a palladium layer. In the next step, the coated particles are pressed into a specific product shape and sintered under isostatic pressing to form a monolithic palladium matrix with titanium microparticles dispersed in it.

При этом получали композиционную ленту с геометрическими размерами длина 20 мм, толщина 0,2 мм, ширина 2 ммIn this case, a composite tape with geometric dimensions was obtained, length 20 mm, thickness 0.2 mm, width 2 mm

Аналогичные операции проводили с порошком титан-ниобиевого сплава (50/50) с получением компактного геттерного устройства выше названной геометрии.Similar operations were carried out with titanium-niobium alloy powder (50/50) to obtain a compact getter device of the above-mentioned geometry.

По результатам сравнительных испытаний предложенного устройства и прототипа в той же геометрической форме на основе термогравиметрического анализа образец пористого селективного геттера на водород при 200°C и при давлении водорода 0,1 Па характеризуется следующими параметрами геттерирования и прочности.According to the results of comparative tests of the proposed device and prototype in the same geometric form based on thermogravimetric analysis, a sample of a porous selective getter for hydrogen at 200 ° C and at a hydrogen pressure of 0.1 Pa is characterized by the following parameters of gettering and strength.

Результаты сравнительных испытанийComparative Test Results Предложенное устройствоSuggested device ПрототипPrototype титанtitanium титан-ниобийtitanium niobium титанtitanium поток поглощения водорода (л/с)hydrogen absorption stream (l / s) 5.15.1 5.75.7 3.93.9 максимальная удельная сорбционная емкость (м3 Па/ г)maximum specific sorption capacity (m3 Pa / g) 0,30.3 0.30.3 0.10.1 виброиспытанияvibration tests образцы сохранили целостность samples maintained integrity осыпаниеshedding

Из представленных результатов следует, что предложенное устройство позволяет достигнуть поставленной цели.From the presented results it follows that the proposed device allows to achieve the goal.

Claims (1)

Геттерное устройство для селективной откачки молекулярного водорода из смеси газов, включающее формообразующее тело из металла и поглощающий слой из палладия, покрывающий поверхность металла, связующего водород, отличающееся тем, что микрочастицы металла, связующего водород, распределены в объеме непористого формообразующего тела (матрице), выполненного из металлического палладия, одновременно осуществляющего поглощение водорода.A getter device for the selective pumping of molecular hydrogen from a gas mixture, including a metal forming body and a palladium absorbing layer covering the surface of the hydrogen binding metal, characterized in that the microparticles of the hydrogen binding metal are distributed in the volume of the non-porous forming body (matrix) made from metallic palladium, simultaneously absorbing hydrogen.
RU2015154014U 2015-12-16 2015-12-16 HETTER DEVICE FOR MOLECULAR HYDROGEN SELECTIVE PUMPING RU168280U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015154014U RU168280U1 (en) 2015-12-16 2015-12-16 HETTER DEVICE FOR MOLECULAR HYDROGEN SELECTIVE PUMPING

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015154014U RU168280U1 (en) 2015-12-16 2015-12-16 HETTER DEVICE FOR MOLECULAR HYDROGEN SELECTIVE PUMPING

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU168280U1 true RU168280U1 (en) 2017-01-26

Family

ID=58451219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015154014U RU168280U1 (en) 2015-12-16 2015-12-16 HETTER DEVICE FOR MOLECULAR HYDROGEN SELECTIVE PUMPING

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU168280U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114086206A (en) * 2021-11-22 2022-02-25 清华大学 Cathode, method for preparing cathode, apparatus for generating hydrogen radicals, and reduction method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006104274A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hydrogen storage structure
RU81488U1 (en) * 2008-12-02 2009-03-20 Государственное учреждение "Научно-исследовательский институт микроэлектроники и информационно-измерительной техники Московского государственного института электроники и математики (технического университета)" HETTER DEVICE FOR MOLECULAR HYDROGEN SELECTIVE PUMPING

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006104274A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hydrogen storage structure
RU81488U1 (en) * 2008-12-02 2009-03-20 Государственное учреждение "Научно-исследовательский институт микроэлектроники и информационно-измерительной техники Московского государственного института электроники и математики (технического университета)" HETTER DEVICE FOR MOLECULAR HYDROGEN SELECTIVE PUMPING

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114086206A (en) * 2021-11-22 2022-02-25 清华大学 Cathode, method for preparing cathode, apparatus for generating hydrogen radicals, and reduction method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dolan et al. Diffusion of atomic hydrogen through V–Ni alloy membranes under nondilute conditions
RU168280U1 (en) HETTER DEVICE FOR MOLECULAR HYDROGEN SELECTIVE PUMPING
Fu et al. Enhanced acetone sensing performance of Au nanoparticle modified porous tube-like ZnO derived from rod-like ZIF-L
Hoering et al. The isotopic composition of the nitrogen in natural gases and associated crude oils
Téllez et al. Relating surface chemistry and oxygen surface exchange in LnBaCo 2 O 5+ δ air electrodes
WO2007044473A3 (en) High gain selective preconcentrators
Qin et al. Experimental study on dynamic gas adsorption
Zhang et al. A study on the Langmuir adsorption for quartz crystal resonator based low pressure CO2 gas sensor
Wang et al. “Old” metal oxide affinity chromatography as “novel” strategy for specific capture of cis-diol-containing compounds
Baraban et al. Structure and hydrogen permeability of V–15Ni alloy
Tsuge et al. Interactions of atomic and molecular hydrogen with a diamond-like carbon surface: H2 formation and desorption
Qifan et al. Influence of environmental factors on volatile organic compound emissions from plywood tested by a rapid detection method
Zakeri et al. Effects of porosity and pore size distribution on mechanical strength reliability of industrial-scale catalyst during preparation and catalytic test steps
Tarditi et al. Surface composition of PdCuAu ternary alloys: a combined LEIS and XPS study
US20140283580A1 (en) Method and system for analyzing a gaseous fluid comprising at least one rare gas by means of a getterizing substrate
Yang et al. Dynamic sorption and hygroexpansion of wood subjected to cyclic relative humidity changes. II. Effect of temperature
JP2011230016A (en) Substrate of catalyst carrier for gasoline engine exhaust emission control system and method of producing catalyst carrier
Manini et al. NEG pumps: Sorption mechanisms and applications
US3786130A (en) Vacuum apparatus
Zhang et al. Effect of Pd coating on hydrogen permeation of Ni-barium cerate mixed conductor
CN1739854A (en) Physical process of reducing supported metal catalyst
Avdiaj et al. Oxygen diffusion in the non-evaporable getter ST 707 during heat treatment
Träger et al. Carbon‐methanol based adsorption heat pumps: identifying accessible parameter space with carbide‐derived carbon model materials
CN1109142A (en) Sorption pump
JP2001312993A (en) Membrane inlet mass spectrometer

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20171217