SU1104104A1 - Вакуумный химический поглотитель водорода и способ получени его носител - Google Patents

Abstract

1. Вакуумный химический поглотитель водорода, состо щий из паллади  на носителе, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  его сорбционной емкости и увеличени  срока службы поглотител , он в качестве носител  содержит окисьзакись кобальта с развитой поверхностью при следующем соотношении компонентов, мас.%: Палладий0,25-0,5 .Окись-закись кобальта99,5-99,75 2. Способ получени  носител  вакуумного химического поглотител  водорода , заключающийс  в том, что процесс осуществл ют ступенчатым § разложением карбоната кобальта при 200-300 в течение 6 ч с интерна- . (Л лом подъема температуры на. 50 С через каждые 2ч. с

Description

о

i4 Изобретение относитс  к вакуумному химическому поглотителю водорода (геттера), примен емому дл  р юени  проблемы удалени  водорода из замкнутых объемов, в частности, в криогенной технике дл  улучшени  эффективности вакуумной изол ции сосудов дл  хранени  сжиженных газов. Известны химические поглотители ( геттеры) дл  поглощени  Hj в ваку ной полости криогенных сосудов, представл ющие собой природные или синтетические цеолиты с замещенным т желив металлом, а также окислы паллади  и меди. Адсорбционна  ёмкость по водороду лучпшх из них сереброзамещенного цеолита - 6, PdO - 100 см НТД Hj на грамм поглотител  Cl « Недостатком сереброзамещенного цеолита, как водородного геттера,  вл етс  его очень низка  адсорбционна  емкость. Применение в каче стве геттера PdO, хот  и достаточн активной (110 см НТД/г), имеет существенный недостаток,заключающи в том, что легкость ее восстановлени  водородом может привести к образованию пирофорного металла. Кро ме того, дл  приготовлени  этих геттеров требуетс  применение остр дефицитных материалов - серебра и окиси паллади . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигав мому зффекту  вл етс  низкотемпера турный геттер((-50)-110°С), работа щий при низких давлени х () и представл ющий собой нанесенный палладиевьй катализатор гидрировани  с соотношением компонентов, нас.%: Pd 5; CaCOj - 95, поверхность которого покрываетс  слоем твердого активного ненасыщенного органического вещества, например ди меризованного пропаргилфенштового эфира O-CHj-C C-CHC-CHj-O в количестве 20 мас.% от содержани  катализатора 2. Недостатками .этого геттера  вл ютс  его низка  адсорбционна  емкость (33,6 см НТД/г) и сложна многостадийна  технологи  получени  кроме того, сложным  вл етс  синтез самого органического вещества дл  покрыти  поверхности катализатора. Целью изобретени   вл етс  получение химического поглотител  водорода (геттера) с повышенной адсорбционной емкостью и более простой технологией синтеза, работающего в услови х низких температур и давлений . Поставленна  цель достигаетс  тем, что вакуумный химический поглотитель водорода, состо щий из паллади  на носителе, в качестве носител  содержит окись-закись кобальта с развитой поверхностью при следующем соотношении компонентов,мае.%t Палладий0,25-0,5 Окись-закись кобальта - 99,5-99,75 Кроме того,цель достигаетс  согласно способу .получени  носите- л  вакуумного химического поглотител  водорода, заключающемус  в том, что процесс осу1 естБл ют ступенчатым разложением карбоната кобальта . при 200-300°С в течение 6 ч с интервалом подъема температур на 50°С через каждые 2ч. Предлагаемый геттер обладает повышенной адсорбционной емкостью по водороду - 184 см НТД/г при 20°С и Р ЮЗ тор против 33,6 по базовому объекту. Дл  приготовлени  геттера первоначально готов т носитель Co-jO с развитой поверхностью. С этой целью смешивают соль двухвалентного кобальта Со(ЫОз),, CoS04, Со(Ац),, и бикарбоната натри  (NaHCOj) с последующим ступенчатым термическим разложением полученного карбоната кобальта при 200-300°С. Полученный порошок пропитывают водным раствором Pd(N03)2 с последующим испарением растворител  и повторным прогревом при 200-300 С. Навеску полученного геттера (0,10 ,5 г) с размером частиц 1-2 мм помещают в ампулу статической вакуумной установки и подвергают вакуумной тренировке при 250°С и Р 1010 тор, затем геттер прогревают в кислороде (100 тор) при этой же температуре 4 ч. При комнатной температуре с образца откачивают кислород до Р , после чего определ ют скорость поглощени  водорода и адсорбционную емкость геттера . 31 1. 25 г нитрата коПример бальта CoCNOj) тщательно смешивают с 15 г двууглекислого нат ри  . Смесь небольшими порци ми при перемешивании внос т е стакан с дистиллированной водой, нагретой по ти до кипени . Наблюдаетс  вьщеление углекислого газа и образование быстро оседающего розового осадка карбоната кобальта. После отстаиваВИЯ и формировани  в течение 2ч осадок промывают водой декантацией до отсзггстви  ионов NOj (реакци  с дифениламином), затем отсасывают на воронке Бюхнера и сушат в супмль ном шкафу при , потом прокаливают в муфеле (200-300°С) 6 ч при ступенчатом повышении температуры с интервалом через каждые 2ч. Получают черньй рыхлый порошок с удельным весом 6,07 в количестве 10 г с S д 140 м /г. 1 г полученной . пропитывают 0,5 см 0,1 М раствором Pd(NOj), содержащего 0,011 гPd в 1 см раствора, из расч та 0,5 мас.% Pd на COjO. Добавл ют по капл м дистиллированную воду, чтобы вс  COjQ, бьта в растворе PdCNOj) затем сушат при перемешивании в сушильном шкафу при 100°С и прокаливают в муфеле при 200-300° 4 ч (2 ч при 200-250°С, 2 ч при 250-300 С) . Пример 2. Геттер готов т согласно методике примера 1 за искл чением того, что вместо исходной соли нитрата кобальта берут 13 г CoSO, 23 г и 8 г двуугле кислого натри  дл  получени  10 г. CojO. Дальнейша  пропитка солью па лади  аналогична примеру 1. Пример 3. Геттер готов т согласно методике примера 1 за искл чением того, что исходной солью кобальта служит ацетат кобальта в кол честве 10 г, который смешивают с 7 NaHCOj, чтобы получить 10 г Co.jO. Пропитка солью паллади  аналогично примеру 1. Пример 4. Геттер готов т согласно методике примера 1 за искл чением того, что вместо 0,5 мас.% Pd нанос т на 0,25% Pd. Дл  этого 1 г полученной CojO пропитывают 0,25 см раствора PdCNOj), по ле чего дальнейшие операции сушки и прогрева в муфеле аналогичны описан ным в примере 1. Пример 5. Геттер готов т согласно методике примера 1 за исключением того, что вместо 0,5 мас.% Pd нанос т на Coj04 0,1% Pd. Дл  этого 1 г полученной COj 0 пропитывают 0,1 см раствора Pd(NOj)j, после чего дальнейшие операции сзгаки и прогрева в муфеле аналогичны описанньм в примере 1. П fi и м е р 6. Геттер готов т согласно методике примера 1 за исключением того, что вместо 0,5 маС.% паллади  нанос т на COjO 1% Pd. Дл  этого 1 г полученной CojO пропитывают 1 см раствора PdCNOj), после чего дальнейшие операции аналогичны описанным в примере 1. Адсорбционные характеристики по водороду известного и предлагаемого геттеров при комнатной температуре и давлени х приведены в таблице. Как видно из таблицы, нанесение 0,1 мас.% Pd на Co.jO мало увеличивает адсорбционную емкость -геттера по сравнению с чистым носителем, а нанесение 1 мас.% Pd незначительно мен ет адсорбционные характеристики по сравнению с образцом, содержа-щим 0,5 мас.% Pd, однако при этом стоимость его возрастает. Поэтому дл  оптимального геттера интервал содержани  Pd - 0,25-0,5 мас.%. У предлагаемого геттера величина адсорбционной емкости более, чем в 5 разпревышает эту же характеристику известного поглотител . Кроме того, предлагаемый носитель COjO сам обладает адсорбционной емкостью по Hj только в 2,5 раза меньше базового объекта. Использование предлагаемого изобретени  позволит при одинаковом сроке службы геттеров в 44 раза уменьпмть расход дорогосто щего металла паллади . При условной загрузке в один криогенный сосуд 1 г известного геттера необходимое количество предлагаемого геттера составит О,18 г или в перерасчете на металлический палладий (его наноситс  0,5%) - 910 г (дл  первых 3-X примеров таблицы). Учитыва  продажную стоимость 1 г паллади  - 1 руб. 12 коп, стоимость такого палладиевого покрыти  составит 0,1 коп против 4,5 коп.известного геттера, так как на 1 г его потребуетс  г паллади  (5 мас.% наноситс  на СаСО, и это составл ет

51104

80% общего количества геттера, а 20% - органическое вещество)..

Экономический эффект от внедрени  предлагаемого водородного геттера по сравнению с известным, учитыва  5 только стоимость палладиевого покрыти  , составит при изготовлении 5 млн. специальнЬк криогенных сосудов 220 тыс.руб. и примерно 90 тыс.

в

руб. дл  криогенных сосудов больших емкостей.

Кроме того, учитыва , что адсорбционна  емкость предлагаемого геттера в 5 раз выше известного, срок службы криогенных сосудов при одинаковой загрузке также увеличитс  в 5 раз, что сократит энергетические затраты при их эксплуатации.

Claims (2)

1. дия на носителе, отличающийся тем, что, с целью повышения его сорбционной емкости и увеличения срока службы поглотителя, он в качестве носителя содержит окисьзакись кобальта с развитой поверхностью при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

   Палладий 0,25-0,5

   Окись-закись кобальта 99,5-99,75
2. 2. Способ получения носителя вакуумного химического поглотителя водорода, заключающийся в том, что процесс осуществляют ступенчатым разложением карбоната кобальта при §