RU2530235C2

RU2530235C2 - USING ELECTROLYTIC MELT TO OBTAIN Ni-B ALLOY FOR HYDROGEN ACCUMULATORS

Info

Publication number: RU2530235C2
Application number: RU2013101100/02A
Authority: RU
Inventors: Алла Витальевна Звягинцева; Юрий Николаевич Шалимов
Original assignee: Алла Витальевна Звягинцева; Юрий Николаевич Шалимов
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2014-10-10
Also published as: RU2013101100A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to hydrogen accumulator alloys. A Ni-B alloy with structural defects, which is obtained by crystallising a Ni-B melt under the effect of pulsed electric current, is used as a hydrogen accumulator.

EFFECT: formation of a large amount of alloy structural defects which are hydrogen saturation centres of the alloy, which enables to use the obtained hydrogen accumulator in producing vehicle energy machines.

Description

Изобретение предназначено для получения сплава для аккумуляторов водорода и может быть использовано при производстве энергетических машин и в автомобилестроении.The invention is intended to produce an alloy for hydrogen batteries and can be used in the production of energy machines and in the automotive industry.

Известно устройство «СПЛАВ ДЛЯ АККУМУЛИРОВАНИЯ ВОДОРОДА». SU. Патент №1207087. А1. МПК⁶ C01B 6/02. Заявка: 3765511/26, 25.06.1984A device is known "ALLOY FOR ACCUMULATION OF HYDROGEN". SU. Patent No. 1207087. A1. IPC ⁶ C01B 6/02. Application: 3765511/26, 06/25/1984

Сплав для аккумулирования водорода, содержащий магний, никель и лантан или церий или мишметалл, отличающийся тем, что, с целью повышения сорбционной емкости, указанные ингредиенты взяты в следующем соотношении, ат. %:An alloy for the accumulation of hydrogen, containing magnesium, nickel and lanthanum or cerium or mischmetal, characterized in that, in order to increase the sorption capacity, these ingredients are taken in the following ratio, at. %:

Никель - 1-10Nickel - 1-10

Лантан или церий, или мишметалл - 1-9Lanthanum or cerium or mischmetal - 1-9

Магний - Остальное. (Прототип)Magnesium - Else. (Prototype)

Недостатком является малое число дефектов структуры сплава, а это - центры кристаллизации металла - места насыщения водородом сплава.The disadvantage is the small number of defects in the structure of the alloy, and these are the centers of crystallization of the metal - the place where the alloy is saturated with hydrogen.

Известно устройство «ЭЛЕКТРОЛИЗЕР И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ЭЛЕКТРОЛИЗОМ ИЗ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО». RU. Заявка: 93054000/02, 13.08.1993.А. МПК⁶ C25C 7/00.A device is known "ELECTROLYZER AND DEVICE FOR EXTRACTION OF USEFUL FOSSIL AND METHOD FOR PRODUCING METAL BY ELECTROLYZES FROM USEFUL FOSSIL". RU. Application: 93054000/02, 08/13/1993.A. IPC ⁶ C25C 7/00.

Электролизер для электролитического извлечения металла, который предназначен для получения электролизом металлов из разбавленных растворов солей этих металлов, содержит тонкостенную трубу, изготовленную из металла, который будет осаждаться, и расположенную между двумя пластмассовыми концевыми колпаками. Верхний и нижний концевые колпаки соответственно содержат впускную и выпускную трубки, оси которых перпендикулярны оси трубы и направлены по касательной к кольцеобразной полости, находящейся между трубой и средним цилиндрическим электродом. Это способствует формированию спирального или турбулентного потока жидкости внутри кольцеобразной полости, что обеспечивает равномерное осаждение получаемого электролизом материала на трубе.The electrolytic cell for the electrolytic extraction of metal, which is designed to obtain the electrolysis of metals from dilute solutions of the salts of these metals, contains a thin-walled pipe made of metal to be deposited and located between two plastic end caps. The upper and lower end caps, respectively, contain an inlet and an outlet tube, the axes of which are perpendicular to the axis of the pipe and directed tangentially to the annular cavity located between the pipe and the middle cylindrical electrode. This contributes to the formation of a spiral or turbulent fluid flow inside the annular cavity, which ensures uniform deposition of the material obtained by electrolysis on the pipe.

Недостатком является малое число дефектов структуры сплава, а это - центры кристаллизации металла - места насыщения водородом сплава. Известно устройство «СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ». RU. Патент №2401327.С2. МПК C25C 3/36 (2006.01). Заявка: 2008124077/02, 11.06.2008.The disadvantage is the small number of defects in the structure of the alloy, and these are the centers of crystallization of the metal - the place where the alloy is saturated with hydrogen. A device is known "METHOD FOR PRODUCING ALUMINUM ALLOYS ELECTROLYZES". RU. Patent No. 2401327.C2. IPC C25C 3/36 (2006.01). Application: 2008124077/02, 06/11/2008.

Способ включает введение в расплавленный алюминий катода легирующих элементов из малорастворимого анода путем растворения его в калиевом криолит-глиноземном расплаве, или смеси калиевого и натриевого криолит-глиноземного расплава, или в натриевом криолит-глиноземном расплаве при температуре 700-960°C и плотности тока на аноде 0,2-1,5 А/см² и восстановления легирующих элементов в расплавленном алюминии на катоде. В качестве малорастворимого анода используют металлический сплав или кермет, или керамический материал с содержанием легирующих элементов 2-97 мас. %. В качестве легирующих элементов используют олово, никель, железо, медь, цинк, хром, кобальт и кремний. Повышается технологичность способа за счет снижения температуры и трудоемкости операций, а также уменьшается загрязнение окружающей среды при осуществлении способа.The method includes introducing alloying elements from a sparingly soluble anode into molten aluminum cathode by dissolving it in a potassium cryolite-alumina melt, or a mixture of potassium and sodium cryolite-alumina melt, or in a sodium cryolite-alumina melt at a temperature of 700-960 ° C and a current density of the anode of 0.2-1.5 A / cm ² and recovery of alloying elements in molten aluminum at the cathode. As a sparingly soluble anode, a metal alloy or cermet, or ceramic material with an alloying element content of 2-97 wt. % As alloying elements, tin, nickel, iron, copper, zinc, chromium, cobalt and silicon are used. The manufacturability of the method is improved by reducing the temperature and the complexity of operations, and environmental pollution during the implementation of the method is also reduced.

Недостатком является малое число дефектов структуры сплава, а это центры кристаллизации металла - места насыщения водородом сплава.The disadvantage is the small number of defects in the structure of the alloy, and these are centers of crystallization of the metal - the place where the alloy is saturated with hydrogen.

Технический результат (цель изобретения) получения сплава «Ni-В» с большим количеством дефектов структуры сплава, а это центры кристаллизации металла - места насыщения водородом сплава, и полученный сплав является аккумулятором водорода. Техническим результатом (техническим решением) является то, что в стадии остывания и кристаллизации сплава «Ni-В» используется импульсный электрический ток.The technical result (the purpose of the invention) of obtaining the alloy "Ni-B" with a large number of defects in the structure of the alloy, and these are the centers of crystallization of the metal - the place of saturation with hydrogen of the alloy, and the resulting alloy is a hydrogen accumulator. The technical result (technical solution) is that in the stage of cooling and crystallization of the Ni-B alloy, a pulsed electric current is used.

Для получения сплава «Ni-В», применяемого для аккумуляторов водорода, в стадии остывания и кристаллизации сплава используется импульсный электрический ток. После нагревания и расплавления в тигеле получается сплав из Ni (Никеля) и B (Бора). Процентное содержание Бора в сплаве может колебаться от 1% до 8%. Температура плавления от 1453 до 1445 град. Цельсия сплава зависит от процентного содержания Бора. При кристаллизации температура расплава при температуре остается постоянной, идет выделение и отвод тепла. В начале падения температуры расплава, означающее завершение кристаллизации, подача импульсного тока прекращается и производится резкое охлаждение полученного сплава до нормальной температуры. Тем самым сохраняется дефектная структура кристаллической решетки сплава.To obtain the Ni-B alloy used for hydrogen accumulators, a pulsed electric current is used in the cooling and crystallization stages of the alloy. After heating and melting in a crucible, an alloy of Ni (Nickel) and B (Boron) is obtained. The percentage of boron in the alloy can range from 1% to 8%. Melting point from 1453 to 1445 degrees. Celsius alloy depends on the percentage of boron. During crystallization, the temperature of the melt at a temperature remains constant; heat is released and removed. At the beginning of the drop in the melt temperature, which means the completion of crystallization, the pulse current supply is stopped and the alloy is sharply cooled to normal temperature. This preserves the defective structure of the crystal lattice of the alloy.

Импульсный ток создает условия для нарушения процесса кристаллизации в стадии остывания расплава, а значит, создается массовое нарушение структуры кристаллов сплава. Эти нарушения становятся центрами кристаллизации. В дальнейшем использовании сплава, в центрах кристаллизации идет проникновение ионов «H+» (Водорода) в структуру сплава. При максимальном насыщении водородом сплава с содержанием В до 8%, получается формула «Ni (91%) B (8%) H (1%)». Импульсный ток с частотой до 1000 Гц, амплитуда тока до 50 В, плотность тока от 5 до 100 А/дм создает условия для нарушения процесса кристаллизации, а значит, создается массовое нарушение структуры сплава. Эти нарушения становятся центрами кристаллизации.The pulsed current creates conditions for disruption of the crystallization process in the cooling stage of the melt, which means that a massive violation of the structure of the alloy crystals is created. These disturbances become centers of crystallization. In further use of the alloy, “H +” (Hydrogen) ions penetrate the alloy structure in the crystallization centers. At maximum hydrogen saturation of the alloy with a B content of up to 8%, the formula is obtained “Ni (91%) B (8%) H (1%)". A pulsed current with a frequency of up to 1000 Hz, a current amplitude of up to 50 V, a current density of 5 to 100 A / dm creates conditions for disruption of the crystallization process, which means that a massive violation of the alloy structure is created. These disturbances become centers of crystallization.

Аккумуляторы водорода накапливают в себе атомарный водород. В центрах кристаллизации идет проникновение катионов «H+» (Водорода) в структуру сплава. Чем больше дефектов структуры сплава, тем быстрее, впоследствии, идет зарядка аккумуляторов водорода.Hydrogen accumulators accumulate atomic hydrogen in themselves. At the crystallization centers, the “H +” (Hydrogen) cations penetrate the alloy structure. The more defects in the structure of the alloy, the faster, subsequently, hydrogen batteries are charged.

Полученный сплав используется в качестве аккумулятора водорода.The resulting alloy is used as a hydrogen accumulator.

Технико-экономические характеристики значительно выше прототипа.Technical and economic characteristics are significantly higher than the prototype.

Claims

The use of Ni-B alloy with structural defects obtained by crystallization of a Ni-B melt under the influence of pulsed electric current, as a hydrogen accumulator.