RU2444577C2 - Гидриды сплавов для сорбции и десорбции водорода - Google Patents

Гидриды сплавов для сорбции и десорбции водорода Download PDF

Info

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
Application number
RU2008148031/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008148031A (ru
Inventor
Виктор Николаевич Вербецкий (RU)
Виктор Николаевич Вербецкий
Сергей Владиленович Митрохин (RU)
Сергей Владиленович Митрохин
Элшад Алей оглы Мовлаев (RU)
Элшад Алей оглы Мовлаев
Тимур Анатольевич Зотов (RU)
Тимур Анатольевич Зотов
Роман Борисович Сивов (RU)
Роман Борисович Сивов
Original Assignee
Государственное Учебно-Научное Учреждение Химический Факультет Московского Государственного Университета Имени М.В. Ломоносова
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 Государственное Учебно-Научное Учреждение Химический Факультет Московского Государственного Университета Имени М.В. Ломоносова filed Critical Государственное Учебно-Научное Учреждение Химический Факультет Московского Государственного Университета Имени М.В. Ломоносова
Priority to RU2008148031/05A priority Critical patent/RU2444577C2/ru
Publication of RU2008148031A publication Critical patent/RU2008148031A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2444577C2 publication Critical patent/RU2444577C2/ru

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
Figure 00000005
, 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
Figure 00000002
, 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
Figure 00000003
, 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)

  1. Гидриды сплавов для сорбции и десорбции водорода общей формулы
    Figure 00000004
    , 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.
RU2008148031/05A 2008-12-08 2008-12-08 Гидриды сплавов для сорбции и десорбции водорода RU2444577C2 (ru)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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