О5 4;:O5 4 ;:
слcl
ОСOS
а Изобретение относитс к процессам аккумулировани водорода контактированием с твердыми интерметаллическими соединени ми и может примен тьс в химической технологии, металлургии и автомобильной промышленности. Известен состав дл аккумулировани водорода, содержащий TiNiMo,i где М Сг, Мп, Fe или Си. Добавка меди не вли ет на скорость поглощени водорода, но снижает содержание водорода в гидридной фазе; добавки Fe или Мп снижают скорость поглощени Нг по сравнению с TiNi 1. Известен также состав дл аккумулировани водорода, содержащий LaNiy с небольшими добавками третьего компонента (А1. Си или Fe), имеющий общую формулу l Nij-xMx где X 0,1. Введение добавки меди приводит к снижению сорбционной емкости по водороду и увеличению времени цикла сорбци -десорбци 2. Однако введение добавок меди как в случае TiNi сплава, как и в случае LaNi5 не приводит к повыщению сорбционной емкости аккумул тора по водороду, а наоборот ведет к некоторому ее снижению по сравнению с интерметаллидами TiNi и LaNis. Эти свойства тройных сплавов не позвол ют их широко примен ть дл аккумулировани водорода. Наиболее близким к предлагаемому вл етс состав дл аккумулировани водорода , включающий Mg и Ni и имеющий общую формулу MgjNi 3. Недостатком известного сплава вл етс невысока сорбционна емкость (3,6 мае. % Н ), а также скорость поглощени водорода , составл юща 15-20 мин. Цель изобретени - повышение водородопроизводительности аккумул тора водорода за счет увеличени его сорбционной емкости и скорости поглощени водорода . Поставленна цель достигаетс тем, что аккумулировани водорода на основе магни и никел , дополнительно содержит медь, при следующем соотношении компонентов , мае. %: Никель49,0-51,8 Медь3,0-6,0 МагнийОстальное Данный состав имеет сорбционную емкость 3,8-3,9 мае. % водорода, т. е. на 6-8% большую по сравнению с известным составом, а также скорость поглощени водорода в 1,5-2,5 раза более высокую , чем известный состав. Введение меди в MgjNi в отличие от известных сплавов (TiNi и LaNis) повышает сорбционную емкость и скорость поглощени водорода, что объ сн етс образованием на поверхности сплава неокисленных активных центров, облегчающих хемоеорбцию водорода и его диссоциацию на атомы . Кроме того, добавка меди повышает коэффициент диффузии водорода в массе образца за счет создани дополнительных анионных вакансий. Сплав представл ет собой серый порошок с удельным весом 5,7 г/см Пример 1. 4,52 г магни (45,2о/о); 5,18 г никел (51,8%); 0,3 г меди (3,0«/о) сплавл ют в тигельной печи под флюсом УС1-КС1 при температуре - 900°С в течение 15 мин и охлаждают со скоростью 5°С/мин. Пример 2. 4,52 г магни (45,2%); 5,18 г никел (51,8%) и 0,3т меди (3,0%) сплавл ют как в примере I. Полученный образец очищают от окалины, помещают в металлический реактор и откачивают до остаточного давлени 10 мм. рт. ст. в течение 30 мин при 300°С, после чего в реактор с образцом подаетс водород под давлением 30 атм. Скорость поглощени водорода образцом и его количество фиксируетс по изменению давлени в замкнутой системе. После установлени посто нного давлени в системе реактор охлаждают и образец анализируетс на содержание водорода методом высокотемпературной вакуумной экстракции водорода . Результаты анализа: содержание водорода в образце 3,8 мае. %. После активации образец гидрируетс полностью за 8 мин. Пример 3. 4,51 г магни (45,1%);. 4,9 г никел (49,0%) и 0,6 г меди (6,0%) сплавл ют ка,: т примере 1 и обрабатывают как в примере 2. В реактор с образцом подаетс водород под давлением 5 ат.м. Результаты анализа: содержание водорода в образце 3,8 мае. % После активации образец гидрируетс полностью за О мин. Пример 4. 4,51 г магни (45,1%); 5,04 г никел (50,4%) и 0,45 г меди (4,5% сплавл ют как в примере 1 и обрабатывают как в примере 2. В реактор е образцом подаетс водород под дав.лением 15 атм. Результаты анализа: содержание водорода в образце 3,9 мае. % Поеле активации образец гидрируете полностью за 6 .мин. Пример 5. 4,51 г магни (45,1%); 5,29 г никел (52,9%) и 0,2 меди (2,0%) сплавл ют как, в примере 1 и обрабатывают как в примере 2. В реактор е образцом подаетс водород под давлением 20 атм. Результаты анализа: содержание водорода в образце 3,6 мае. % После активации образец гидрируетс полностью за 15 мин. Пример 6. 4,5 г магни (45,1%); 4,79 г никел (47,9%) и 0,7 г меди (7,0%) сплавл ют как в примере 1 и обрабатывают как в примере 2. В реактор с образцом подаетс водород под давлением 25 атм. Результаты анализа, содержание водорода в образце 3,4 мае. % После активации образец гидрируетс полностью за 20 мин.The invention relates to hydrogen storage processes by contacting solid intermetallic compounds and may be used in chemical engineering, metallurgy and the automotive industry. A hydrogen storage composition is known, containing TiNiMo, i where M is Cr, Mn, Fe or Cu. The addition of copper does not affect the rate of absorption of hydrogen, but reduces the hydrogen content in the hydride phase; Fe or Mn additives reduce the rate of Hg absorption compared with TiNi 1. A composition for hydrogen accumulation is also known, containing LaNiy with small additives of the third component (A1. Cu or Fe), having the general formula l Nij-xMx where X is 0.1. The addition of copper leads to a decrease in the sorption capacity for hydrogen and an increase in the cycle time of sorption desorption 2. However, the addition of copper as in the case of the TiNi alloy, as in the case of LaNi5, does not increase the sorption capacity of the battery over hydrogen, but rather leads to some its decrease compared with intermetallic compounds TiNi and LaNis. These properties of ternary alloys do not allow them to be widely used for hydrogen storage. The closest to the present invention is the hydrogen storage composition, comprising Mg and Ni and having the general formula MgjNi 3. A disadvantage of the known alloy is the low sorption capacity (3.6 May.% H), and the hydrogen absorption rate of 15- 20 minutes. The purpose of the invention is to increase the hydrogen productivity of a hydrogen battery by increasing its sorption capacity and the rate of hydrogen absorption. The goal is achieved by the fact that the accumulation of hydrogen based on magnesium and nickel, additionally contains copper, in the following ratio of components, May. %: Nickel 49,0-51,8 Copper 3.0-6.0 Magnesium Else This composition has a sorption capacity of 3.8-3.9 May. % hydrogen, i.e., 6-8% higher than the known composition, and the hydrogen absorption rate is 1.5-2.5 times higher than the known composition. The introduction of copper into MgjNi, in contrast to the known alloys (TiNi and LaNis), increases the sorption capacity and the rate of hydrogen absorption, which is explained by the formation of unoxidized active sites on the surface of the alloy, which facilitate hydrogen dissociation and its dissociation into atoms. In addition, the addition of copper increases the diffusion coefficient of hydrogen in the sample mass by creating additional anion vacancies. The alloy is a gray powder with a specific gravity of 5.7 g / cm. Example 1. 4.52 g of magnesium (45.2 ° / o); 5.18 g of nickel (51.8%); 0.3 g of copper (3.0 "/ o) is fused in a crucible furnace under a flux of US1-KC1 at a temperature of-900 ° C for 15 minutes and cooled at a rate of 5 ° C / min. Example 2. 4.52 g of magnesium (45.2%); 5.18 g of nickel (51.8%) and 0.3 t of copper (3.0%) are fused as in example I. The obtained sample is clean of scale, placed in a metal reactor and pumped out to a residual pressure of 10 mm. Hg Art. for 30 minutes at 300 ° C, after which hydrogen is supplied to the reactor with the sample at a pressure of 30 atm. The rate of hydrogen absorption by the sample and its amount is recorded by the pressure change in the closed system. After a constant pressure is established in the system, the reactor is cooled and the sample is analyzed for hydrogen content using high-temperature hydrogen vacuum extraction. The results of the analysis: the hydrogen content in the sample of 3.8 May. % After activation, the sample is hydrogenated completely within 8 minutes. Example 3. 4.51 g of magnesium (45.1%); 4.9 g of nickel (49.0%) and 0.6 g of copper (6.0%) are fused to: Example 1 and treated as in Example 2. Hydrogen at a pressure of 5 atm is fed into the sample reactor. . The results of the analysis: the hydrogen content in the sample of 3.8 May. % After activation, the sample is fully hydrogenated in O min. Example 4. 4.51 g of magnesium (45.1%); 5.04 g of nickel (50.4%) and 0.45 g of copper (4.5% are fused as in example 1 and treated as in example 2. Into the reactor, hydrogen is supplied with a sample at a pressure of 15 atm. Analysis results : hydrogen content in the sample 3.9% by mass. After activation, the sample is hydrogenated completely in 6 minutes Example 5. 4.51 g of magnesium (45.1%), 5.29 g of nickel (52.9%) and 0, 2 copper (2.0%) is fused as in example 1 and treated as in example 2. Hydrogen is fed to the reactor under pressure of 20 atm. Analysis results: the hydrogen content in the sample is 3.6 wt% After activation, the sample is hydrogenated fully in 15 minutes P Measure 6. 4.5 g of magnesium (45.1%); 4.79 g of nickel (47.9%) and 0.7 g of copper (7.0%) are fused as in example 1 and treated as in example 2 The sample reactor is supplied with hydrogen under a pressure of 25 atm. Analysis results, the hydrogen content in the sample is 3.4 May.% After activation, the sample is hydrogenated completely in 20 minutes.
Как видно из приведенныл лримеров, предлагаемый сплав по сравнению с прототипом , который одновременно вл етс и базовым объектом, позвол ет проводить процесс абсорбции водорода со значительной скоростью, сохран при этом высокое его содержание в гидридной фазе.As can be seen from the examples, the proposed alloy, compared with the prototype, which is also the basic object, allows the process of hydrogen absorption to be carried out at a considerable speed, while maintaining its high content in the hydride phase.
Кроме того, замена части никел - важного конструктивного материала - медью позвол ет снизить стоимость производства сплава дл аккумулировани водорода.In addition, the replacement of part of nickel, an important structural material, with copper, reduces the cost of producing an alloy for hydrogen storage.