RU2444577C2 - Гидриды сплавов для сорбции и десорбции водорода - Google Patents
Гидриды сплавов для сорбции и десорбции водорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2444577C2 RU2444577C2 RU2008148031/05A RU2008148031A RU2444577C2 RU 2444577 C2 RU2444577 C2 RU 2444577C2 RU 2008148031/05 A RU2008148031/05 A RU 2008148031/05A RU 2008148031 A RU2008148031 A RU 2008148031A RU 2444577 C2 RU2444577 C2 RU 2444577C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- absorption
- desorption
- atm
- pressure
- Prior art date
Links
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химии, в частности к водородпоглощающим сплавам. Согласно данному изобретению гидриды сплавов имеют общую формулу , где М1 - Ti, Sc, Y, Dy, Gd, М2 - Fe, Co, М3 - Al, Si, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Mo, 0<=x<=0.8, 0<=y<=0.4, 1.8<=a<=2.2, 2.3<=b<=3.9, обладают величиной гистерезиса ln(Pa/Pd) менее 2.2 и давлением диссоциации выше 100 атм, где Pa - давление сорбции, Pd - давление десорбции. Изобретение позволяет уменьшить величину гистерезиса абсорбции-десорбции водорода при сохранении давления абсорбции-десорбции водорода выше 100 атм.
Description
Изобретение относится к области водородпоглощающих сплавов, гидриды которых обладают высоким давлением диссоциации и могут использоваться в качестве не требующих внешнего подогрева источников водорода для запуска двигателей в условиях низких окружающих температур или в качестве рабочего вещества металлогидридных компрессоров.
Известен сплав CeNi5 (С.Н.Клямкин, А.А.Карих, В.А.Демидов, В.Н.Вербецкий. Неорганические материалы, т.29, 1993, стр.1233-1237), образующий гидрид, содержащий до 1.4 масс.% водорода. Недостатком является не высокое содержание водорода в сплаве и большой гистерезис давления абсорбции-десорбции (ln(Pa/Pd)=1.23).
Известен сплав YNi5 (T.Takeshita, R.A.Gschneider, J.F.Lakner, J. Less-Common metals, v.78, 1981, p.43-47). Давление образования гидрида при комнатной температуре составляет 674 атм, а давление диссоциации - 174 атм. Недостатком является малое количество поглощаемого водорода (1.3 масс.%) и значительный гистерезис (ln(Ра/Pd)=1.35).
Наиболее близким к предлагаемым сплавам по достигаемым результатам является сплав TiMn2 (S.N.Klyamkin, V.N.Verbetsky, V.A.Demidov, J. Alloys and Compounds, v.205, 1994, p.L1-L2). Гидрид сплава содержит 1.8 масс.% водорода. Давление абсорбции водорода составляет 380 атм при комнатной температуре, а давление десорбции - 34 атм. Недостатком сплава является большой гистерезис абсорбции-десорбции водорода (ln(Ра/Pd)=2.4).
Задачей настоящего изобретения является уменьшение величины гистерезиса абсорбции-десорбции водорода при сохранении давления абсорбции-десорбции водорода выше 100 атм.
Поставленная задача решается с помощью сплавов общей формулы
, где М1 - Ti, Sc, Y, Dy, Gd, M2 - Fe, Co, M3 - Al, Si, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Mo, 0<= x <=0.8, 0<= у <=0.4, 1.8<= а <=2.2. При взаимодействии с водородом сплавы образуют гидриды с величиной гистерезиса менее 2.0 и давлением диссоциации выше 100 атм. Сплавы готовятся сплавлением исходных металлов компонентов при высокой температуре, например, в дуговой печи. Поставленная задача решается также с помощью гидридов указанных выше сплавов общей формулы , где М1 - Ti, Sc, Y, Dy, Gd, M2 - Fe, Co, M3 - Al, Si, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Mo, 0<= x <=0.8, 0<= y <=0.4, 1.8<= a <=2.2, 2.3<= b <=3.9. Гидриды готовятся в установках для прямого взаимодействия сплавов с водородом путем подачи газообразного водорода под высоким давлением в автоклав с образцом сплава.
Суть изобретения раскрывается приведенными Примерами.
Пример 1.
0.49 г титана (99.99%), 5.75 г железа (99.9%) и 3.76 г циркония (99.99%) сплавляют в дуговой печи в атмосфере аргона и переплавляют 3 раза для достижения гомогенности. Полученный сплав Zr0.8Ti0.2Fe2 переносится в установку для определения изотерм абсорбции-десорбции водорода. После 3 циклов поглощения-выделения водорода давление абсорбции при 22°С составило 1161 атм, давление десорбции - 755 атм (ln(Ра/Pd)=0.43). Полученный гидрид Zr0.8Ti0.2Fe2H3.55 содержит 1.8 масс.% водорода.
Пример 2.
1.25 г скандия (99.9%), 6.21 г железа (99.9%) и 2.54 г циркония (99.99%) сплавляют в дуговой печи в атмосфере аргона и переплавляют 3 раза для достижения гомогенности. Полученный сплав Zr0.5Sc0.5Fe2 переносится в установку для определения изотерм абсорбции-десорбции водорода. После 3 циклов поглощения-выделения водорода давление абсорбции при 22°С составило 107 атм, давление десорбции - 105 атм (ln(Ра/Pd)=0.02). Полученный гидрид Zr0.5Sc0.5Fe2H3.64 содержит 2,0 масс.% водорода.
Пример 3.
5.25 г железа (99.9%) и 4.75 г циркония (99.99%) сплавляют в дуговой печи в атмосфере аргона и переплавляют 3 раза для достижения гомогенности. Полученный сплав ZrFe1.8 переносится в установку для определения изотерм абсорбции-десорбции водорода. После 3 циклов поглощения-выделения водорода давление абсорбции при 22°С составило 800 атм, давление десорбции - 210 атм (ln(Pa/Pd)=1.4). Полученный гидрид ZrFe1.8H3.5 содержит 1,8 масс.% водорода.
Пример 4.
0.77 г диспрозия (99.99%), 5.32 г железа (99.9%) и 3.91 г циркония (99.99%) сплавляют в дуговой печи в атмосфере аргона и переплавляют 3 раза для достижения гомогенности. Полученный сплав Zr0.9Dy0.1Fe2 переносится в установку для определения изотерм абсорбции-десорбции водорода. После 3 циклов поглощения-выделения водорода давление абсорбции при 22°С составило 590 атм, давление десорбции - 335 атм (ln(Pa/Pd)=0.56). Полученный гидрид Zr0.9Dy0.1Fe2H3.6 содержит 1.7 масс.% водорода.
Пример 5.
0.62 г меди (99.9%), 4.92 г железа (99.9%) и 4.46 г циркония (99.99%) сплавляют в дуговой печи в атмосфере аргона и переплавляют 3 раза для достижения гомогенности. Полученный сплав ZrFe1.8Cu0.2 переносится в установку для определения изотерм абсорбции-десорбции водорода. После 3 циклов поглощения-выделения водорода давление абсорбции при 22°С составило 365 атм, давление десорбции - 250 атм (ln(Ра/Pd)=0.38). Полученный гидрид ZrFe1.8Cu0.2H3.7 содержит 1.8 масс.% водорода.
Пример 6.
0.59 г никеля (99.9%), 4.80 г железа (99.9%) и 4.61 г циркония (99.99%) сплавляют в дуговой печи в атмосфере аргона и переплавляют 3 раза для достижения гомогенности. Полученный сплав ZrFe1.7Ni0.2 переносится в установку для определения изотерм абсорбции-десорбции водорода. После 3 циклов поглощения-выделения водорода давление абсорбции при 22°C составило 395 атм, давление десорбции - 175 атм (ln(Pa/Pd)=0.81). Полученный гидрид ZrFe1.7Ni0.2H3.6 содержит 1.8 масс.% водорода.
Пример 7.
2.30 г титана (99.99%), 1.23 г ванадия (99.9%), 5.37 г железа (99.9%) и 1.10 г циркония (99.99%) сплавляют в дуговой печи в атмосфере аргона и переплавляют 3 раза для достижения гомогенности. Полученный сплав Zr0.2Ti0.8Fe1.6V0.4 переносится в установку для определения изотерм абсорбции-десорбции водорода. После 3 циклов поглощения-выделения водорода давление абсорбции при 22°C составило 170 атм, давление десорбции - 163 атм (ln(Pa/Pd)=0.04). Полученный гидрид Zr0.2Ti0.8Fe1.6V0.4H3.02 содержит 1.8 масс.% водорода.
Пример 8.
0.15 г алюминия (99.9%), 1.34 г титана (99.99%), 5.95 г железа (99.9%) и 2.56 г циркония (99.99%) сплавляют в дуговой печи в атмосфере аргона и переплавляют 3 раза для достижения гомогенности. Полученный сплав Zr0.5Ti0.5Fe1.9Al0.1 переносится в установку для определения изотерм абсорбции-десорбции водорода. После 3 циклов поглощения-выделения водорода давление абсорбции при 22°C составило 1225 атм, давление десорбции - 940 атм (ln(Pa/Pd)=0.26). Полученный гидрид Zr0.5Ti0.5Fe1.9Al0.1H2.3 содержит 1.3 масс.% водорода.
Пример 9.
0.44 г иттрия (99.99%), 5.51 г железа (99.9%) и 4.05 г циркония (99.99%) сплавляют в дуговой печи в атмосфере аргона и переплавляют 3 раза для достижения гомогенности. Полученный сплав переносится в установку для определения изотерм абсорбции-десорбции водорода. После 3 циклов поглощения-выделения водорода давление абсорбции при 22°C составило 393 атм, давление десорбции - 256 атм (ln(Ра/Pd)=0.43). Полученный гидрид Zr0.9Y0.1Fe2 H3.48 содержит 1.7 масс.% водорода.
Пример 10.
0.73 г гадолиния (99.99%), 5.46 г кобальта (99.9%) и 3.81 г циркония (99.99%) сплавляют в дуговой печи в атмосфере аргона и переплавляют 3 раза для достижения гомогенности. Полученный сплав Zr0.9Gd0.1Co2 переносится в установку для определения изотерм абсорбции-десорбции водорода. После 3 циклов поглощения-выделения водорода давление абсорбции при 22°C составило 970 атм, давление десорбции - 230 атм (ln(Pa/Pd)=1.43). Полученный гидрид Zr0.9Gd0.1Co2H2.4 содержит 1.1 масс.% водорода.
Пример 11.
1.01 г хрома (99.9%), 4.57 г кобальта (99.9%) и 4.42 г циркония (99.99%) сплавляют в дуговой печи в атмосфере аргона и переплавляют 3 раза для достижения гомогенности. Полученный сплав ZrCo1.6Cr0.4 переносится в установку для определения изотерм абсорбции-десорбции водорода. После 3 циклов поглощения-выделения водорода давление абсорбции при 22°C составило 62 атм, давление десорбции - 31 атм (ln(Pa/Pd)=0.69). Полученный гидрид ZrCo1.6Cr0.4H3.55 содержит 1.7 масс.% водорода.
Пример 12.
0.51 г марганца (99.9%), 5.22 г железа (99.9%) и 4.27 г циркония (99.99%) сплавляют в дуговой печи в атмосфере аргона и переплавляют 3 раза для достижения гомогенности. Полученный сплав ZrFe2Mn0.2 переносится в установку для определения изотерм абсорбции-десорбции водорода. После 3 циклов поглощения-выделения водорода давление абсорбции при 22°C составило 482 атм, давление десорбции - 273 атм (ln(Pa/Pd)=0.57). Полученный гидрид ZrFe2Mn0.2H3.9 содержит 1.8 масс.% водорода.
Пример 13.
1.34 г молибдена (99.99%), 4.42 г железа (99.9%) и 4.24 г циркония (99.99%) сплавляют в дуговой печи в атмосфере аргона и переплавляют 3 раза для достижения гомогенности. Полученный сплав ZrFe1.7Mo0.3 переносится в установку для определения изотерм абсорбции-десорбции водорода. После 3 циклов поглощения-выделения водорода давление абсорбции при 22°C составило 164 атм, давление десорбции - 73 атм (ln(Ра/Pd)=0.81). Полученный гидрид содержит 1.6 масс.% водорода.
Пример 14.
0.14 г кремния (99.99%), 5.30 г железа (99.9%) и 4.56 г циркония (99.99%) сплавляют в дуговой печи в атмосфере аргона и переплавляют 3 раза для достижения гомогенности. Полученный сплав ZrFe1.9Si0.1 переносится в установку для определения изотерм абсорбции-десорбции водорода. После 3 циклов поглощения-выделения водорода давление абсорбции при 22°C составило 229 атм, давление десорбции - 124 атм (ln(Ра/Pd)=0.61). Полученный гидрид ZrFe1.9Si0.1H3.43 содержит 1.7 масс.% водорода.
Таким образом приведенные в Примерах данные показывают, что получаемые из предложенных сплавов гидриды с величиной гистерезиса ln(Ра/Pd) менее 2.0 и обладающие давлением диссоциации выше 100 атм.
Claims (1)
- Гидриды сплавов для сорбции и десорбции водорода общей формулы , где М1 - Ti, Sc, Y, Dy, Gd; M2 - Fe, Co; M3 - Al, Si, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Mo, 0<=x<=0,8, 0<=y<=0,4, 1,8<=a<=2,2, 2,3<=b<=3,9, обладающие величиной гистерезиса ln(Pa/Pd) менее 2,2 и давлением диссоциации выше 100 атм, где Pa - давление сорбции, Pd - давление десорбции.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008148031/05A RU2444577C2 (ru) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | Гидриды сплавов для сорбции и десорбции водорода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008148031/05A RU2444577C2 (ru) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | Гидриды сплавов для сорбции и десорбции водорода |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008148031A RU2008148031A (ru) | 2010-06-20 |
RU2444577C2 true RU2444577C2 (ru) | 2012-03-10 |
Family
ID=42682160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008148031/05A RU2444577C2 (ru) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | Гидриды сплавов для сорбции и десорбции водорода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2444577C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110042304A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-23 | 宁夏大学 | 一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金 |
RU2707350C1 (ru) * | 2018-12-03 | 2019-11-26 | Борис Александрович Астахов | Способ насыщения металлического образца водородом |
RU2738278C2 (ru) * | 2016-05-27 | 2020-12-11 | Саес Геттерс С.П.А. | Неиспаряемые геттерные сплавы, особенно пригодные для сорбции водорода и монооксида углерода |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1004258A1 (ru) * | 1981-10-14 | 1983-03-15 | Институт новых химических проблем АН СССР | Состав дл аккумулировани водорода и его изотопов |
RU2091498C1 (ru) * | 1989-11-24 | 1997-09-27 | Энерджи Конвершн Дивайсиз Инк. | Электрохимический сплав, накапливающий водород |
-
2008
- 2008-12-08 RU RU2008148031/05A patent/RU2444577C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1004258A1 (ru) * | 1981-10-14 | 1983-03-15 | Институт новых химических проблем АН СССР | Состав дл аккумулировани водорода и его изотопов |
RU2091498C1 (ru) * | 1989-11-24 | 1997-09-27 | Энерджи Конвершн Дивайсиз Инк. | Электрохимический сплав, накапливающий водород |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
KAZUO ITOH et al. Mössbauer studies on the hydrogenation effect in ferromagnetic C15-type compounds Y 1-x Zr x Fe 2 , Journal of Magnetism and Magnetic Materials, North-Holland, 1992, v.104-107, p.1279-1280. * |
ПОКАТИЛОВ B.C. и др. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2738278C2 (ru) * | 2016-05-27 | 2020-12-11 | Саес Геттерс С.П.А. | Неиспаряемые геттерные сплавы, особенно пригодные для сорбции водорода и монооксида углерода |
RU2707350C1 (ru) * | 2018-12-03 | 2019-11-26 | Борис Александрович Астахов | Способ насыщения металлического образца водородом |
CN110042304A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-23 | 宁夏大学 | 一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008148031A (ru) | 2010-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Floriano et al. | Hydrogen storage in TiZrNbFeNi high entropy alloys, designed by thermodynamic calculations | |
Yong et al. | Improved hydrogen storage kinetics and thermodynamics of RE-Mg-based alloy by co-doping Ce–Y | |
Yang et al. | Evolution of the phase structure and hydrogen storage thermodynamics and kinetics of Mg88Y12 binary alloy | |
Chen et al. | Effect of phase formation on hydrogen storage properties in Ti-V-Mn alloys by zirconium substitution | |
Chen et al. | Crystal structure and hydrogen storage properties of Ti-V-Mn alloys | |
Li et al. | Optimization of Ti-Zr-Cr-Fe alloys for 45 MPa metal hydride hydrogen compressors using orthogonal analysis | |
Koultoukis et al. | Investigation of ZrFe2-type materials for metal hydride hydrogen compressor systems by substituting Fe with Cr or V | |
AU2005313837B2 (en) | Magnesium alloys for hydrogen storage | |
CN103101880B (zh) | 一种硼氢化锂/稀土镁基合金复合储氢材料及其制备方法 | |
Shang et al. | Effect of Pr content on activation capability and hydrogen storage performances of TiFe alloy | |
Ha et al. | Hydrogen storage behavior and microstructural feature of a TiFe–ZrCr2 alloy | |
RU2444577C2 (ru) | Гидриды сплавов для сорбции и десорбции водорода | |
Zhang et al. | Hydrogenation and dehydrogenation behaviours of nanocrystalline Mg20Ni10− xCux (x= 0− 4) alloys prepared by melt spinning | |
Bobet et al. | Crystallographic and hydrogen sorption properties of TiMn2 based alloys | |
Ponthieu et al. | Thermodynamics and reaction pathways of hydrogen sorption in Mg6 (Pd, TM)(TM= Ag, Cu and Ni) pseudo-binary compounds | |
Mao et al. | Preparation of (FeV80) 48Ti26+ xCr26 (x= 0–4) alloys by the hydride sintering method and their hydrogen storage performance | |
Wei et al. | Investigation on the gaseous hydrogen storage properties of as-cast Mg95-xAl5Yx (x= 0–5) alloys | |
Jiang et al. | Hydrogen storage properties of LaMg4Cu | |
Mitrokhin et al. | Structure and hydrogen sorption properties of (Ti, Zr)–Mn–V alloys | |
TWI321158B (ru) | ||
Shibuya et al. | Hydrogenation properties and microstructure of Ti–Mn-based alloys for hybrid hydrogen storage vessel | |
Bishnoi et al. | Large-scale production of BCC solid solution hydrogen storage alloy | |
JP2010236084A (ja) | 水素吸蔵合金及びその製造方法、並びに、水素貯蔵装置 | |
JP5297205B2 (ja) | 水素の可逆貯蔵のための粉体金属間材料 | |
Song et al. | Preparation by gravity casting and hydrogen-storage properties of Mg–23.5 wt.% Ni–(5, 10 and 15 wt.%) La |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121209 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150727 |