RU2165388C1 - Способ получения водорода - Google Patents

Способ получения водорода Download PDF

Info

Publication number
RU2165388C1
RU2165388C1 RU2000117338/12A RU2000117338A RU2165388C1 RU 2165388 C1 RU2165388 C1 RU 2165388C1 RU 2000117338/12 A RU2000117338/12 A RU 2000117338/12A RU 2000117338 A RU2000117338 A RU 2000117338A RU 2165388 C1 RU2165388 C1 RU 2165388C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal
water
aqueous medium
hydrogen
containing substances
Prior art date
Application number
RU2000117338/12A
Other languages
English (en)
Inventor
Ю.А. Мазалов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ФИРМА РИКОМ"
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 Закрытое акционерное общество "ФИРМА РИКОМ" filed Critical Закрытое акционерное общество "ФИРМА РИКОМ"
Priority to RU2000117338/12A priority Critical patent/RU2165388C1/ru
Priority to AU2001246964A priority patent/AU2001246964A1/en
Priority to PCT/RU2001/000104 priority patent/WO2002040395A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2165388C1 publication Critical patent/RU2165388C1/ru

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
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/065Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents from a hydride
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/008Processes carried out under supercritical conditions
    • 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
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/08Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents with metals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

Способ получения водорода для повышения эффективности заключается в том, что перед подачей в реактор металлосодержащих веществ осуществляют покрытие последних водорастворимой полимерной пленкой. 3 з.п.ф-лы.

Description

Изобретение относится к области химической технологии, а более конкретно к способам получения водорода путем экзотермической реакции водяного пара с металлами.
Известен способ получения водорода электролизом воды, где электролитом служит водный раствор КОН (350-400 г/л). Давление в элекролизерах от атмосферного до 4 МПа [1].
Производительность электролизеров в известном способе составляет 4-500 кубических метра в час, а расход электроэнергии для получения 1 куб.м водорода равен 5,1-5,6 кВт/ч.
Недостатком способа [1] является большой расход электроэнергии.
Известен способ получения водорода методом конверсии, которым в настоящее время получают более половины промышленного водорода [2].
Этот способ включает получение водяного газа (смеси CO и H2) из кокса и водяного пара при температуре 1000oC (C+H2O = CO-H2).
Чистый водород получают, используя реакция CO и H2O в присутствии катализатора Fe2O3 (CO+H2O=CO2+H2. Образующуюся смесь H2, CO2 и CO растворяют в воде под давлением.
Данный способ, несмотря на относительную дешевизну, многостадиен, экологически ущербен и сложен в управлении.
Наиболее близким по технической сущности и числу общих признаков является способ, принятый в качестве прототипа и заключающийся в реакционном взаимодействии водяного пара с металлами, например взаимодействие водяного пара с раскаленным железом [3] . Реакция выглядит следующим образом: 4H2O+3Fe=Fe3O4+4H2.
Образующийся оксид Fe3O4 может быть легко восстановлен генераторным газом.
Недостатком известного способа является ограниченность его использования в промышленности из-за энергозатратности и сложности технологического процесса.
Задачей, на решение которой направлен предлагаемый способ, является безопасное, экологически чистое получение водорода путем одностадийной реакции с возможностью регенерации исходного сырья.
Технический результат от использования заявленного способа заключается в реализации прямого окисления металлосодержащего вещества без предварительного его нагревания, требующего энергозатрат.
Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что при получении водорода путем подачи в реактор металлосодержащих веществ с водяной средой согласно изобретению перед подачей в реактор металлосодержащих веществ осуществляют покрытие последних водорастворимой полимерной пленкой, а при осуществлении взаимодействия металлосодержащих веществ, покрытых водорастворимой полимерной пленкой, с водной средой в качестве последней используют водную среду, параметры которой соответствуют параметрам ее сверхкритического состояния для обеспечения возможности процесса послойного горения металлосодержащих веществ с выделением водорода.
В качестве металлосодержащих веществ используют, например, алюминий или гидрид алюминия, а в качестве водорастворимой полимерной пленки - раствор полиэтиленоксида в диоксане или метиловом спирте. При этом, давление сверхкритического состояния водной среды составляет более 22,12 МПа, а температура более 647,3 K.
В предложенном способе сверхкритическое состояние воды используют для одностадийного (прямого) получения водорода при ее реакции с металлосодержащим веществом.
Заявителем не обнаружено технических решений, содержащих операцию покрытия водорастворимой полимерной пленкой металлосодержащих веществ, которая была бы использована при получении водорода.
Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного способа критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".
При попадании водной среды на полимерную пленку последняя растворяется и металлосодержащие вещества вступают в реакцию с молекулами воды, которые при сверхкритических параметрах находятся на значительно больших расстояниях, чем в жидкой воде. В этом состоянии почти полностью разрушаются водородные связи и молекулы воды не проявляют взаимосвязанности. В водных средах при сверхкритических параметрах состояния коэффициенты диффузии очень велики, а сопротивление массообмену практически отсутствует, так что обеспечиваются все условия для быстрого протекания реакции.
Сущность способа получения водорода поясняется следующим.
В качестве примера реализации способа приводится процесс получения водорода из ультрадисперсного порошка алюминия со средним размером частиц 0,2 мкм, полученного, например, методом электродуговой плазменной переконденсации в среде инертного газа аргон. Полученный вышеуказанным методом порошок ультрадисперсного алюминия покрывают пленкой водорастворимого полимера, например полиэтиленоксидом в смесителе якорного типа.
Полученную массу (алюминий 94%, водорастворимый полимер 6%) прессуют и в виде заряда массой 500 г помещают в реактор цилиндрической формы объемом 25 л.
В реактор после его герметизации подают 500 г водной среды под давлением 25 МПа при температуре 647,3 K. Полимерная пленка на поверхности заряда растворяется и начинается процесс послойного горения с выделением водорода и тепловой энергии. Состав газообразных продуктов сгорания выглядит следующим образом: 93,43% об. водорода, 6,19% об. оксида углерода, 0,38% об. метана. Теплота сгорания заряда 7285 кДж, что составляет в перерасчете на 1 кг алюминия 15500 кДж. Объем полученного водорода 659,5 л (при нормальных условиях) или 1,4 куб. м в перерасчете на 1 кг алюминия. В качестве металлосодержащего вещества кроме алюминия может быть использован магний или другие энергоемкие вещества.
Если в качестве металлосодержащего вещества использовать порошок гидрида алюминия, то для сжигания 500 г заряда (гидрида алюминия 94%, водорастворимого полимерного покрытия 6%) используют герметичный реактор с объемом 45 л, в который подают 500 г водной среды под давлением 25 МПа при температуре 647,3 K.
Состав газообразных продуктов сгорания в этом случае выглядит следующим образом: 96,1% об. водорода, 3,9% об. оксида углерода. Теплота сгорания заряда 10192 кДж или в перерасчете на 1 кг гидрида алюминия 21685 кДж. Объем полученного водорода 1147 л (при нормальных условиях или 2,6 куб. м в перерасчете на 1 кг гидрида алюминия).
Использование предложенного способа позволит снизить энергозатраты при производстве водорода, повысить управляемость и безопасность процесса, а также осуществлять регенерацию исходного сырья. Изобретение может быть использовано в промышленности для получения тепловой и кинетической энергии.
Источники информации
1. Химическая энциклопедия в 5 т., под редакцией И.П. Кнунянца - М., Сов.энциклопедия, 1988 г., т. 1., с. 401.
2. Путилова И.Н. Курс общей химии. Высш. Школа, 1964 г., с. 208.
3. Путилова И.Н. и др. Курс общей химии. Высш. Школа, 1964 г., с. 209.

Claims (4)

1. Способ получения водорода, заключающийся в подаче в реактор металлосодержащих веществ и водной среды и последующем осуществлении взаимодействия металлосодержащих веществ с водной средой, отличающийся тем, что перед подачей в реактор металлосодержащих веществ осуществляют покрытие последних водорастворимой полимерной пленкой, а при осуществлении взаимодействия с водной средой в качестве последней используют водную среду, параметры которой соответствуют параметрам ее сверхкритического состояния для обеспечения возможности создания процесса послойного горения металлосодержащих веществ с выделением водорода.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлосодержащих веществ используют порошкообразный алюминий, а в качестве водорастворимой полимерной пленки - раствор полиэтиленоксида в диоксане или метиловом спирте.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлосодержащих веществ используют гидрид алюминия, а в качестве водорастворимой полимерной пленки - раствор полиэтиленоксида в диоксане или метиловом спирте.
4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что давление сверхкритического состояния водной среды составляет более 22,12 МПа, а температура - более 647,3 К.
RU2000117338/12A 2000-07-04 2000-07-04 Способ получения водорода RU2165388C1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000117338/12A RU2165388C1 (ru) 2000-07-04 2000-07-04 Способ получения водорода
AU2001246964A AU2001246964A1 (en) 2000-07-04 2001-03-12 Method of manufacturing hydrogen
PCT/RU2001/000104 WO2002040395A1 (en) 2000-07-04 2001-03-12 Method of manufacturing hydrogen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000117338/12A RU2165388C1 (ru) 2000-07-04 2000-07-04 Способ получения водорода

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2165388C1 true RU2165388C1 (ru) 2001-04-20

Family

ID=20237174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000117338/12A RU2165388C1 (ru) 2000-07-04 2000-07-04 Способ получения водорода

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2001246964A1 (ru)
RU (1) RU2165388C1 (ru)
WO (1) WO2002040395A1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005038196A1 (fr) * 2003-10-15 2005-04-28 Larin, Nikolai Vladimirovich Procede pour utiliser la substance du manteau terrestre afin d'obtenir de l'hydrogene
RU2510362C2 (ru) * 2012-04-23 2014-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Способ получения высокочистого водорода
RU2520490C2 (ru) * 2012-06-08 2014-06-27 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) Способ и устройство для получения водорода из воды
RU2559511C2 (ru) * 2010-02-01 2015-08-10 Сее - Солусойнш, Энержия Э Мейу Амбиенте Лтда. Способ и система для получения водорода из сырьевого материала, содержащего углерод
RU2721697C1 (ru) * 2019-10-30 2020-05-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") Водородогенерирующая композиция и способ получения из нее водорода

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060210470A1 (en) * 2005-03-18 2006-09-21 Purdue Research Foundation System and method for generating hydrogen
AT505873B1 (de) * 2007-10-08 2012-03-15 Alvatec Alkali Vacuum Technologies Gmbh Suspension für wasserstoffgeneratoren
US20150360942A1 (en) * 2013-02-01 2015-12-17 Reflectia, S.A. Generating hydrogen by means of reaction with aluminium
WO2020198850A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-08 The Royal Institution For The Advancement Of Learning / Mcgill University Method for hydrogen production via metal-water reaction
CN111761037B (zh) * 2020-07-10 2021-11-23 洛阳理工学院 一种水溶性有机膜包覆Mg-Ce合金纳米复合产氢带及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8723034D0 (en) * 1987-10-01 1988-03-23 Dowty Maritime Systems Ltd Gas generating devices
EP0417279B1 (en) * 1989-02-22 1994-06-08 KIMOTO, Kenji Process for producing hydrogen gas
JP3407645B2 (ja) * 1998-03-30 2003-05-19 三菱マテリアル株式会社 水素ガスの製造方法
RU2158396C1 (ru) * 2000-04-04 2000-10-27 Закрытое акционерное общество "ФИРМА РИКОМ" Способ сжигания металлосодержащего топлива

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПУТИЛОВА И.Н. и др. КУРС ОБЩЕЙ ХИМИИ - М.: ВЫСШАЯ ШКОЛА, 1964, с.209. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005038196A1 (fr) * 2003-10-15 2005-04-28 Larin, Nikolai Vladimirovich Procede pour utiliser la substance du manteau terrestre afin d'obtenir de l'hydrogene
RU2559511C2 (ru) * 2010-02-01 2015-08-10 Сее - Солусойнш, Энержия Э Мейу Амбиенте Лтда. Способ и система для получения водорода из сырьевого материала, содержащего углерод
RU2510362C2 (ru) * 2012-04-23 2014-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Способ получения высокочистого водорода
RU2520490C2 (ru) * 2012-06-08 2014-06-27 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) Способ и устройство для получения водорода из воды
RU2721697C1 (ru) * 2019-10-30 2020-05-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") Водородогенерирующая композиция и способ получения из нее водорода

Also Published As

Publication number Publication date
AU2001246964A1 (en) 2002-05-27
WO2002040395A1 (en) 2002-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kojima et al. Development of 10 kW-scale hydrogen generator using chemical hydride
EP1432641B1 (en) Water vapor transport power generator
Krishnan et al. Cobalt oxides as Co2B catalyst precursors for the hydrolysis of sodium borohydride solutions to generate hydrogen for PEM fuel cells
US6471935B2 (en) Hydrogen storage materials and method of making by dry homogenation
RU2165388C1 (ru) Способ получения водорода
US9415363B2 (en) Method and apparatus for efficient on-demand production of H2 and O2 from water using waste heat and environmentally safe metals
JP5900992B2 (ja) 水素ガス発生方法及び装置
TW201026600A (en) Catalytic system for generating hydrogen by the hydrolysis reaction of metal borohydrides
JPS6360115B2 (ru)
CA2458589A1 (en) Powder metal hydride hydrogen generator
US10435804B2 (en) Stability control of a hydrogen generating system and method
US20050069486A1 (en) Method and apparatus for generating hydrogen gas
EP3095758B1 (en) A system and a process for generating hydrogen
Li et al. Advances and Outlook of Boron–Hydrogen Containing Materials for Potential Clean Energy Applications: A Review
JP2024500221A (ja) 合成ガスの製造のための方法及びプラント
US8420267B2 (en) Methods and systems for producing hydrogen and system for producing power
WO2000070699A1 (en) Energy production, storage and delivery system
Tsubota et al. Reaction between magnesium ammine complex compound and lithium hydride
CN112174089B (zh) 一种用于密闭环境的有机液体供氢系统
Bilen et al. Conversion of KCl into KBH 4 by mechano-chemical reaction and its catalytic decomposition
CN111777037B (zh) 一种加水制氢的燃料及其制备工艺
Tinge Sorption and Desorption of Hydrogen in Metal Hydride Slurries
Zhumabek et al. Biogas reforming on solution combustion synthesis
Seiiedhoseiny et al. Hydrogen production system combined with a membrane reactor from ammonia
AU2002325654B2 (en) Method and apparatus for generating hydrogen gas

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060705

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20070627

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090705