RU2250245C2 - Heat-accumulating composition based on octohydrate of barium hydroxide and used to fill copper capsules - Google Patents

Heat-accumulating composition based on octohydrate of barium hydroxide and used to fill copper capsules Download PDF

Info

Publication number
RU2250245C2
RU2250245C2 RU2003113091/04A RU2003113091A RU2250245C2 RU 2250245 C2 RU2250245 C2 RU 2250245C2 RU 2003113091/04 A RU2003113091/04 A RU 2003113091/04A RU 2003113091 A RU2003113091 A RU 2003113091A RU 2250245 C2 RU2250245 C2 RU 2250245C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
barium hydroxide
corrosion
accumulating
octohydrate
Prior art date
Application number
RU2003113091/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003113091A (en
Inventor
Л.А. Онучак (RU)
Л.А. Онучак
Ю.И. Арутюнов (RU)
Ю.И. Арутюнов
К.В. Егорова (RU)
К.В. Егорова
шов С.Ю. Кудр (RU)
С.Ю. Кудряшов
В.И. Астров (RU)
В.И. Астров
Original Assignee
Самарский государственный университет
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 Самарский государственный университет filed Critical Самарский государственный университет
Priority to RU2003113091/04A priority Critical patent/RU2250245C2/en
Publication of RU2003113091A publication Critical patent/RU2003113091A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2250245C2 publication Critical patent/RU2250245C2/en

Links

Landscapes

  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: heat-accumulating compositions.
SUBSTANCE: the invention is dealt with substances used for a heat transportation at the expense of a change of a phase state of heat-accumulating composition in the devices receiving the heat at its irregular delivery or consumption, in particular, in the system of a pre-starting preparation of transportation means and their power installations. The heat-accumulating composition contains (in mass %): 99 - 99.5 of octohydrate of barium hydroxide, 0.5-1.0 of sodium sulfite. Use of the composition decreases action of corrosion and considerably improves operational characteristics of the heat accumulator.
EFFECT: the invention ensures reduction of action of corrosion and considerable improvement of operational characteristics of the heat accumulator.
1 cl, 1 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к веществам для передачи тепла за счет изменения фазового состояния и может быть использовано в устройствах, потребляющих теплоту при неравномерном ее получении или расходовании, в частности в системе предпусковой подготовки транспортных средств и силовых установок.The invention relates to substances for heat transfer due to a change in the phase state and can be used in devices that consume heat when it is unevenly received or consumed, in particular in the pre-start preparation system for vehicles and power plants.

Известен аккумулятор теплоты, содержащий теплоаккумулирующие металлические капсулы, которые заполнены октагидратом гидроксида бария, изменяющим свое агрегатное состояние при температуре плавления 78° С в интервале рабочих температур аккумулятора теплоты (см. Патент РФ №2052734, кл. F 24 Н 7/00 //Бюл. изобр. №2, 20.01.1996).Known heat accumulator containing heat-accumulating metal capsules that are filled with barium hydroxide octahydrate, which changes its state of aggregation at a melting point of 78 ° C in the range of operating temperatures of the heat accumulator (see RF Patent No. 2052734, class F 24 H 7/00 // Bull Inventory No. 2, 01/20/1996).

Недостатками октагидрата гидроксида бария при использовании его в качестве теплоаккумулирующего состава в известном аккумуляторе теплоты являются повышенная коррозионная активность по отношению к металлическим стенкам капсулы, что значительно сокращает срок службы и надежность изделия, а также повышенная токсичность растворенных соединений бария, проявляющаяся при разгерметизации металлических капсул в результате коррозии, что отрицательно сказывается на состоянии окружающей среды и здоровье обслуживающего персонала.The disadvantages of barium hydroxide octahydrate when used as a heat storage composition in the known heat accumulator are increased corrosion activity in relation to the metal walls of the capsule, which significantly reduces the service life and reliability of the product, as well as the increased toxicity of dissolved barium compounds, which is manifested during depressurization of metal capsules as a result corrosion, which negatively affects the environment and the health of staff.

Известно также, что разбавление октагидрата гидроксида бария нитратами калия (стехиометрическая смесь содержит 61% октагидрата) несколько уменьшает коррозию (см. Резницкий Л.А. Тепловые аккумуляторы. М., 1996, 93 с.). Однако, при этом значительно (примерно на 33,5%) уменьшается и общая теплота плавления раствора, что делает экономически невыгодным применение этих смесей в качестве теплоаккумулирующего состава.It is also known that dilution of barium hydroxide octahydrate with potassium nitrates (the stoichiometric mixture contains 61% octahydrate) slightly reduces corrosion (see Reznitsky LA Thermal batteries. M., 1996, 93 S.). However, at the same time, the total heat of fusion of the solution also decreases significantly (by about 33.5%), which makes it economically disadvantageous to use these mixtures as a heat storage composition.

Наиболее близким к предлагаемому составу по технической сущности и достигаемому результату является октагидрат гидроксида бария, которым заполняют медные герметичные пластины теплового аккумулятора автомобиля (см. Тепловой аккумулятор. Тольятти: ВАЗ. Научно-Технический Центр. Экспресс-информация №4, 23.02.1993).The closest to the proposed composition in terms of technical nature and the achieved result is barium hydroxide octahydrate, which is used to fill copper sealed plates of a car’s heat accumulator (see. Heat accumulator. Tolyatti: VAZ. Scientific and Technical Center. Express information No. 4, 02.23.1993).

Медь обладает лучшей теплопроводностью, чем сталь и более стойка к коррозии. Однако, использование меди для изготовления теплоаккумулирующих капсул полностью не устраняет коррозию в среде октагидрата гидроксида бария и сохраняет опасность разгерметизации капсул в процессе эксплуатации аккумулятора теплоты.Copper has better thermal conductivity than steel and is more resistant to corrosion. However, the use of copper for the manufacture of heat storage capsules does not completely eliminate corrosion in the environment of barium hydroxide octahydrate and saves the risk of capsule depressurization during operation of the heat accumulator.

Целью изобретения является уменьшение коррозионной активности теплоаккумулирующего устройства на основе октагидрата гидроксида бария по отношению к медным стенкам аккумулятора теплоты.The aim of the invention is to reduce the corrosion activity of a heat storage device based on barium hydroxide octahydrate with respect to the copper walls of the heat accumulator.

Поставленная цель достигается за счет того, что теплоаккумулирующий состав на основе октагидрата гидроксида бария, заполняющий медные капсулы аккумулятора теплоты, дополнительно содержит сульфит натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:This goal is achieved due to the fact that the heat storage composition based on barium hydroxide octahydrate, which fills the copper capsules of the heat accumulator, additionally contains sodium sulfite in the following ratio of ingredients, wt.%:

Октагидрат гидроксида бария 99,0-99,5Barium Hydroxide Octahydrate 99.0-99.5

Сульфит натрия 0,5-1,0Sodium sulfite 0.5-1.0

При решении поставленной задачи создается результат, который заключается в том, что предлагаемый теплоаккумулирующий состав (ТАС) для заполнения медных капсул содержит сульфит натрия, выполняющий роль ингибитора коррозии.When solving this problem, a result is created, which consists in the fact that the proposed heat storage composition (TAS) for filling copper capsules contains sodium sulfite, which acts as a corrosion inhibitor.

Коррозия меди как электроположительного металла в щелочных растворах идет в соответствии с реакциями (см. Томашов Н.Д., Чернов Г.П. Теория коррозии и коррозионно-стойкие конструкционные сплавы. М. - Л.: Химия, 1993, 329 с.):Corrosion of copper as an electropositive metal in alkaline solutions proceeds in accordance with the reactions (see Tomashov ND, Chernov GP. Theory of corrosion and corrosion-resistant structural alloys. M. - L .: Chemistry, 1993, 329 p.) :

Figure 00000001
Figure 00000001

с дальнейшим окислениемwith further oxidation

Figure 00000002
Figure 00000002

или непосредственноor directly

Figure 00000003
Figure 00000003

Образовавшиеся соединения меди могут растворяться в горячей щелочи с образованием купратов:The resulting copper compounds can dissolve in hot alkali to form cuprates:

Figure 00000004
Figure 00000004

Медь корродирует в щелочной среде по схеме с кислородной деполяризацией:Copper corrodes in an alkaline medium according to the scheme with oxygen depolarization:

Figure 00000005
Figure 00000005

причем деполяризатором является молекулярный кислород воздуха, растворенный в теплоаккумулирующем составе.moreover, the molecular oxygen of air dissolved in the heat storage composition is the depolarizer.

Суммарный коррозионный электрохимический процесс может быть описан в виде следующих сопряженных реакций:The total corrosion electrochemical process can be described in the form of the following coupled reactions:

Figure 00000006
(анодный процесс)
Figure 00000006
(anode process)

Figure 00000007
(катодный процесс)
Figure 00000007
(cathodic process)

Скорость катодного процесса в герметичном замкнутом пространстве капсулы мала вследствие малой концентрации кислорода в растворе (~10-4 моль/л) и отсутствия его поступления из воздуха. Это и лимитирует скорость коррозии как сопряженной реакции.The speed of the cathodic process in a sealed enclosed space of the capsule is low due to the low concentration of oxygen in the solution (~ 10 -4 mol / l) and the absence of its entry from the air. This limits the rate of corrosion as a conjugate reaction.

Коррозионный процесс такого рода практически полностью прекращается при добавлении в ТАС 0,5-1,0 мас.% сульфита натрия, связывающего молекулярно растворенный кислород:A corrosion process of this kind almost completely stops when 0.5-1.0 wt.% Sodium sulfite is added to the TAC, binding molecularly dissolved oxygen:

Figure 00000008
Figure 00000008

При этом следует учитывать, что медь должна иметь высокую степень чистоты, а также нельзя использовать другие металлы при сварке и склеивании швов капсулы с ТАС. Иначе вследствие образования локальных гальванических элементов типа “Сu - металл” коррозия меди может резко возрасти со всеми негативными последствиями, в том числе и выделением водорода.It should be borne in mind that copper must have a high degree of purity, and also you cannot use other metals when welding and gluing capsule seams with TAC. Otherwise, due to the formation of local galvanic cells of the “Cu - metal” type, copper corrosion can sharply increase with all the negative consequences, including the evolution of hydrogen.

Пример. Медные цилиндрические капсулы длиной 130 мм, внутренним диаметром 14 мм и толщиной стенок 1,0 мм заполняют жидким октагидратом гидроксида бария (Ва(ОH)2· 8H2O) с необходимым количеством антикоррозионной присадки сульфита натрия (Na2SO3). Затем концы капсул сплющивают и заваривают. Полученные капсулы в количестве по 10 штук для каждого состава подвергают длительному термоциклированию на специальной установке, обеспечивающей по заданной программе нагрев образцов до 130±5° С и охлаждение до минус 10±5° С. Температура плавления Ва(ОН)2· 8H2O, Tпл=78° С. После 500 циклов содержимое каждых 10 капсул перемешивают и подвергают анализу на содержание меди в теплоаккумулирующем составе (ТАС) фотометрическим методом. Кроме того, на установке для низкотемпературного дифференциального термического анализа (ДТА) определяют теплоту плавления исследуемых ТАС до и после термоциклирования в режиме линейного повышения температуры со скоростью 0,5° С/мин. При этом используют фиксированные количества пробы ТАС и стандартного вещества сравнения с известными теплофизическими свойствами. Теплоту плавления определяют по формулеExample. Copper cylindrical capsules with a length of 130 mm, an inner diameter of 14 mm and a wall thickness of 1.0 mm are filled with liquid barium hydroxide octahydrate (Ba (OH) 2 · 8H 2 O) with the required amount of anticorrosive additive of sodium sulfite (Na 2 SO 3 ). Then the ends of the capsules are flattened and brewed. The resulting capsules in an amount of 10 pieces for each composition are subjected to prolonged thermal cycling in a special installation that provides heating of samples to 130 ± 5 ° C and cooling to minus 10 ± 5 ° C according to a given program. Melting point Ba (OH) 2 · 8H 2 O , T PL = 78 ° C. After 500 cycles, the contents of every 10 capsules are mixed and subjected to analysis of the copper content in the heat storage composition (TAS) by the photometric method. In addition, at the installation for low-temperature differential thermal analysis (DTA), the heat of fusion of the studied TACs is determined before and after thermal cycling in the mode of linear temperature increase at a rate of 0.5 ° C / min. In this case, fixed amounts of a TAC sample and a standard substance of comparison with known thermal properties are used. The heat of fusion is determined by the formula

Figure 00000009
Figure 00000009

где Δ H1 и W1 - теплота плавления и масса исследуемого ТАС;where Δ H 1 and W 1 is the heat of fusion and the mass of the investigated TAS;

Δ H2 и W2 - теплота плавления и масса стандартного вещества сравнения (стеариновая кислота Δ Hпл=199,3 Дж/г, Tпл=71,5° С);Δ H 2 and W 2 is the heat of fusion and the mass of the standard reference substance (stearic acid Δ H pl = 199.3 J / g, T pl = 71.5 ° C);

Q1 и Q2 - площади, ограниченные термограммами (изменение температуры во времени), исследуемого ТАС и стеариновой кислоты соответственно.Q 1 and Q 2 are the areas limited by thermograms (temperature change over time) of the studied TAS and stearic acid, respectively.

Состав и свойства предложенного и известного технического решения представлены в таблице “Сравнительные данные экспериментальной проверки известного и предлагаемого ТАС”.The composition and properties of the proposed and known technical solutions are presented in the table “Comparative data of the experimental verification of the known and proposed TAS”.

ТаблицаTable Сравнительные данные экспериментальной проверки известного и предлагаемого ТАСComparative data of experimental verification of the known and proposed TAS Теплоаккмулирующий составHeat storage composition Содержание компонентов, масс.%The content of components, wt.% Теплота плавления, Дж/гHeat of fusion, J / g Масса меди в ТАС, гThe mass of copper in TAS, g   Ва(ОН)2· 8Н2OBa (OH) 2 · 8H 2 O Na2SO3 Na 2 SO 3 До термоциклированияBefore thermal cycling После термоциклированияAfter thermal cycling   ПредлагаемыйProposed 99,599.5 0,50.5 296,3296.3 275,3275.3 -- 9999 1,01,0 293,6293.6 273,2273.2 -- ЗапредельныйBeyond 99,899.8 0,20.2 297,8297.8 276,0276.0 следыtraces 98,598.5 1.51.5 288,7288.7 267,1267.1 -- ИзвестныйFamous 100,0100.0 -- 299,2299.2 278,6278.6 3,03· 10-3 3.0310 -3

Как видно из приведенных в таблице данных, известный теплоаккумулирующий состав содержит после термоциклирования 3,03· 10-3 г меди и, следовательно, вызывает коррозию медных стенок капсулы. Добавление 0,5-1,0 мас.% сульфита натрия в октагидрат гидроксида бария обеспечивает почти полное прекращение коррозии медных стенок при очень незначительном уменьшении теплоты плавления (не более чем на 2,0%) по отношению к известному ТАС - Ва(ОН)2· 8Н2O. Уменьшение содержания Na2SO3 в ТАС меньше 0,5 мас.%, например до 0,2 мас.% нецелесообразно, так как вызывает появление коррозии стенок капсулы и результаты анализа ТАС после термоциклирования фиксируют наличие следов растворенной меди. Увеличение содержания Na2SO3 в ТАС свыше 1,0 мас.%, например до 1,5 мас.%, также нецелесообразно, так как приводит к более значительному уменьшению теплоты плавления ТАС (более 4,0%) после термоциклирования.As can be seen from the data in the table, the known heat storage composition contains, after thermal cycling, 3.03 · 10 -3 g of copper and, therefore, causes corrosion of the copper walls of the capsule. The addition of 0.5-1.0 wt.% Sodium sulfite to barium hydroxide octahydrate provides an almost complete cessation of corrosion of copper walls with a very slight decrease in heat of fusion (not more than 2.0%) with respect to the known TAC - Ba (OH) 2 · 8H 2 O. A decrease in the content of Na 2 SO 3 in the TAC is less than 0.5 wt.%, For example, to 0.2 wt.% Is impractical, since it causes corrosion of the capsule walls and the results of the TAC analysis after thermal cycling record the presence of traces of dissolved copper . The increase in the content of Na 2 SO 3 in the TAS over 1.0 wt.%, For example up to 1.5 wt.%, Is also impractical, since it leads to a more significant decrease in the heat of fusion of the TAS (more than 4.0%) after thermal cycling.

Использование предлагаемого теплоаккумулирующего состава на основе октагидрата гидроксида бария с добавлением 0,5-1,0 мас.% сульфита натрия для заполнения медных капсул аккумуляторов тепла позволяет уменьшить коррозионную активность ТАС и значительно улучшить эксплуатационные характеристики аккумулятора тепла, включая срок безотказной работы изделия и уменьшение токсичных выбросов ТАС при разгерметизации капсул в результате коррозии.The use of the proposed heat storage composition based on barium hydroxide octahydrate with the addition of 0.5-1.0 wt.% Sodium sulfite to fill copper capsules of heat accumulators can reduce the corrosion activity of TAC and significantly improve the operational characteristics of the heat accumulator, including the uptime of the product and reduction of toxic TAS emissions from capsule depressurization due to corrosion.

Claims (1)

Теплоаккумулирующий состав для заполнения медных капсул на основе октагидрата гидроксида бария, отличающийся тем, что он содержит сульфит натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:Heat storage composition for filling copper capsules based on barium hydroxide octahydrate, characterized in that it contains sodium sulfite in the following ratio of ingredients, wt.%: Октагидрат гидроксида бария 99-99,5Barium Hydroxide Octahydrate 99-99.5 Сульфит натрия 0,5-1,0Sodium sulfite 0.5-1.0
RU2003113091/04A 2003-05-05 2003-05-05 Heat-accumulating composition based on octohydrate of barium hydroxide and used to fill copper capsules RU2250245C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003113091/04A RU2250245C2 (en) 2003-05-05 2003-05-05 Heat-accumulating composition based on octohydrate of barium hydroxide and used to fill copper capsules

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003113091/04A RU2250245C2 (en) 2003-05-05 2003-05-05 Heat-accumulating composition based on octohydrate of barium hydroxide and used to fill copper capsules

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003113091A RU2003113091A (en) 2004-12-27
RU2250245C2 true RU2250245C2 (en) 2005-04-20

Family

ID=35635091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003113091/04A RU2250245C2 (en) 2003-05-05 2003-05-05 Heat-accumulating composition based on octohydrate of barium hydroxide and used to fill copper capsules

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2250245C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Тепловой аккумулятор. Тольятти: ВАЗ. Научно-Технический Центр. Экспресс-информация №4. 23.02.1993. Л.А.Резницкий. Тепловые аккумуляторы. - М.: 1996, с. 22-23. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7588694B1 (en) Low-melting point inorganic nitrate salt heat transfer fluid
KR101620112B1 (en) Thermal energy storage materials
Scaccia Investigation on NiO solubility in binary and ternary molten alkali metal carbonates containing additives
Carlsson Phase change behaviour of some latent heat storage media based on calcium chloride hexahydrate
Nguyen Thanh Tran et al. Ethylene Glycol as an Antifreeze Additive and Corrosion Inhibitor for Aqueous Zinc‐Ion Batteries
KR20140017185A (en) Electrolyte for redox flow battery and method for manufacturing thereof
RU2250245C2 (en) Heat-accumulating composition based on octohydrate of barium hydroxide and used to fill copper capsules
CN105423591B (en) Absorption refrigerating machine working media and use its absorption refrigerating machine
EP0152454A1 (en) High temperature absorbent for water vapor.
RU2001126565A (en) Device and method for producing salt melts and their application
Heise et al. An air‐depolarized primary cell with caustic alkali electrolyte
JP5923619B2 (en) Thermal storage system, power generation system
US20170240787A1 (en) Energy Store For A Power Plant On The Basis Of A Phase Change Material (PCM)
CN216260596U (en) Novel electrolyte allotment device
CN105051147A (en) Method for improving nitrate salt compositions by means of nitric acid in the use thereof as a thermal transfer medium or as a thermal accumulator medium
EP2123730A1 (en) Latent heat storage substance, inclusion hydrate or slurry thereof, method for producing inclusion hydrate or slurry thereof, and latent heat storage agent
JP4658333B2 (en) Sodium cyanide paste composition
US20090280054A1 (en) Composition and process for the displacement of hydrogen from water under standard temperature and pressure conditions
Kubota et al. Preparation of Magnesium Salts Composed of Perfluoro Anions and These Electrochemical Behaviors in Molten Salts
Licht Stabilization of STEP electrolyses in lithium-free molten carbonates
JPS6235225B2 (en)
RU2314998C1 (en) Lithium molybdate producing method
WO2023162972A1 (en) Cold storage material
JP7364819B1 (en) Molten salt circulation device and circulation method
EP4382849A1 (en) Cold storage material and cooler box

Legal Events

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

Effective date: 20090506