SU1142441A1 - Состав дл аккумулировани водорода - Google Patents

Abstract

СОСТАВ ДЛЯ АККУМУЛИРОВАНИЯ ВОДОРОДА на основе магниевого сплава , содержащий железо или алюминий, отличающийс  тем, что, с целью снижени  спекаемости и предотвращени  возгонки магни  при сохранении формы и механической проч- ности, он дополнительно содержит оксид алюмини  или нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мае.%: Железо или алюминий 10-50 Оксид алюмини  или натрид бора2-5 Магниевый сплав Остальное

Description

(Л

С Изобретение относитс  к области неорганической химии, а именно к гидридам интерметаллических соединений , и может найти применение пр приготовлении аккумул торов водорода в химической, автомобильной промышленности и металлургии. Известен состав дл  аккумулировани  водорода, представл ющий собой сплав, состав которого может быть выражен стехиометрической фор мулой L.,- Mg- . - .. . 8-8У -бу где L - один из редкоземельных эле ментов или сплав на основе цери ; Т - один из металлов На группы Периодической системы элементов ; М - один из переходных металло или алюминий, кремний, оло во; X и1|- коэффициенты, измен ющиес от О до 1; а и в-индексы, соответствующие стехеометрии сплава компо нентов L, Т и М ij , Недостатком этого состава  вл етс  разрушение его при абсорбции водорода с образованием мелкодиспер ного порошка, а также спекаемость и возгонка магни  в процессе эксплуатации , что уменьшает содержание водорода в составе. Наиболее близким к предлагаемом по технической с лдности и достигае мому результату  вл етс  состав дл аккумулировани  водорода на основе интерметаллического соединени  и негидрируемых металлов - никел , меди, железа и алюмини , получаемы прессованием и термообработкой ком . понентов 2. Недостаток . известного составаспекаемость и возгонка магни  в про цессе .эксплуатации состава, содержащего в качестве интерметаллического соединени  магниевый сплав, чт уменьшает содержание водорода в составе. Цель изобретени  - снижение спекаемости состава дл  аккумулировани  водорода и предотвращение возго ки магни  при сохранении формы и механической прочности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что состав дл  аккумулировани  водорода на основе магниевого сплав содержащий железо или алюминий, дополнительно содержит оксид алюмини  или нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мае.%: Железо или алюминий 10-50 Оксид, алюмини  или нитрид бора2-5 Магниевый сплав Остальное Используемый магниевый сплав имеет следующий состав, %: Редкоземельный элемент, мишметалл 8-50 Металл из группы А1, Со, N1, Си 0-20 Магний. Остальное Введение в состав дл  аккумулиpcteaHHH водорода алюмини  ипи железа обеспечивает механическую прочность состава и сохранение его формы в процессе гидрировани - дегидрировани  . Экспериментально установлено, что присутствие в составе BN или AlgO предотвращает его спекаемость и возгонку магни , что позвол ет сохранить высокую сорбционную емкость состава в процессе длительной эксплуатации . Предложенный состав готовитс  прессованием порошка сп.лава с порошком алюмини  или железа и оксида алюмини  или нитрида бора при 100500 С и 300-30000 атм. Кроме алюмини  или железа могут быть- использованы порошки алюминиевых или железных сплавов, выпускаемых промышленностью . Пример. 9,0г магни  и 1,0 цери  (86 мас.% сплава) сплавл ют в тигельной печи под флюсом КС1 - LiCl при 700°С и отливают в массивную изложницу. После охлаждени  спЛав измельчают .и смешивают с 1,2 г порошкообразного алюмини  {10 мас.%) и 0,5 г. нитрида бора (4 мас.%). Смесь прессуют при 250®С и 10000 атм. Полученный после прессовани  образец помещают в металлический реактор, вакуумируют до , рт.ст. в течение 30 мин при 200°С и затем подают водород под давлением 30атм. Количество поглоЩенного водорода рассчитываетс  по изменению давлени  в замкнутой системе. После 15 циклов абсорбции-десорбции водорода образец не мен ет свою Форму и механическую прочность ..Содержание водорода в образце 6,1 мае. % ( в пересчете на чистый сорбсит 7,09 мас.%). П р и М е р 2. Сплав, содержащий 6,0 г магни , 2,4 г лантана и 1,6 г никел  (48 мас.% сплава) готов т по примеру 1. После измельчени  сплав смешивают с 10,5 г порошкообразного железа (50 мас.%)и 0,4 г оксида алюини  (2 мас.%) и прессуют при 400 С и 30000 атм, после чего обрабатывают по примеру 1. После 15 циклов абсорбции-десорбции водорода образец не измен ет свою форму и механическую прочность. Возгонки магни  и спекани  не наблюдалось . Содержание водорода в образце 2,5 мас.% (в пересчете на чистый сорбент 5,07 мас.%).

Примерз. 5,0 г магни , 1,0 г кобальта и 4,0 г цери  сплавл ют по примеру 1 {79 мас.% сплава). Сплав измельчают и смешивают с 2,0 г алюмини  (16 мас.%) и 0,6 г нитрида бора (5 мас,%). Смесь прессуют при 300°С и 15000 атм и обрабатывают по примеру 1.

После 10 циклов абсорбции-десорбции водорода образец не мен ет свою форму и механическую прочность. Возгонки магни  к спекани  не наблюдалось . Содержание водорода в обг разце 3,7 мас.% (пересчете .на чистый сорбент 4,6 мас.%).

Пример4. 8-Ог магни , 1,0 г мишметалла и 1,0 г алюмини  сплавл ют по примеру 1 (65 мас.% сплаЕа), измельчают, смешивают с 5,0 г порошкообразного железа (32 мас.%) и 0,4 г оксида алюмини  (3 мас.%) и прессуют при 500 С и давлении 7000 атм. Полученный после прессовани  образец обрабатывают по примеру 1.

После 10 циклов абсорбции-десорбции водорода образец не измен ет свою форму и механическую прочность. Возгонки магни  и спекани  не наблюдалось . Содержание водорода в образце 4,1 мас.% (в пересчете на чистый сорбент 6,32 мас.%).

П р им е р 5. 6,5 г магни , 3,0 г лантана, 0,5 г меди сплавл ют по примеру 1 (85 мас.% сплава). Сплав измельчают и смешивают с 1,5 г порошкообразного дюралевого сплава (13 мас.%) и 0,3 г нитрида бора (2 мас.%). Смесь прессуют при 200 С и 1000 атм и обрабатывают по примеру 1.

После 10 циклов абсорбции-десорбции водорода образец не измен ет свою форму и механическую прочность. Возгонки магни  и спекани  не наблюдалось . Содержание водорода в образце 4,7 мас.% (в пересчете на сорбент 5,57 мас.%).

Примерб. 9,0г магни  и 1,0 г цери  (90 мас.% сплава) сплавл ют по примеру 1. После охлаждени  сплав измельчают и смешивают с 1,2 г порошкообразного алюмини  (10 мас.%) Смесь прессуют при 250°С и 10000 атм Полученный после прессовани  образец обрабатывают по примеру 1.

После 15 циклов абсорбции-десорбции водорода наблюдаетс  спекание образца. Количество поглощенного водорода уменьшаетс  (в пересчете на чистый сорбент) за счет возгонки магни  с 7,09 до 6,07 мас.% водорода

П р и м е р 7. Сплав, содержащий 6,0 г магни , 2,4 г лантана и 1,6 г

никел  (50 мас.% сплава) готов т по примеру 1. После измельчени  сплав смешивают с 10,0 г порошкообразного железа (50 мас.%) и прессуют при 400°С и 30000 атм, после чего обрабатывают по примеру 1.

После 20 циклов абсорбции-десорбции водорода наблюдаетс  спекание образца. Количество поглощенного водорода уменьшаетс  за счет возгон0 ки магни  с 5,07 до 4,7 мас.% водорода (в пересчете на чистый сорбент).

Пример 8. 5,О г магни , 1,0 г кобальта и 4,0 г цери  сплавл ют по примеру 1 (84 мас.% сплава). Сплав измельчают и смешивают с 1,9 г

5 алюмини  (16 мас.%). Смесь прессуют при и 15000 атм. и обрабатывают по примеру 1.

После 25 циклов абсорбции-десорбции водорода наблюдаетс  спекание

0 образца. Количество поглощенного водорода уменьшаетс  за счет возгонки магни  с 4,6 до 4,0 мас.% водорода (в пересчете на чистый сорбент).

В табл.1 приведены показатели со5 держани  компонентов в композиционном составе, подтверждающие оптимальность выбранного содержани  компонентов .

0

Из приведенных примеров и данных табл. 1 видно, что предлагаемое соотношение композиционного состава  вл етс  оптимальным. Меньшее по сравнению с указанным,количество

5 алюмини  или железа не обеспечивает необходимой механической прочности аккумулирующего состава, большееприводит к значительному уменьшению количества поглощаемого водорода. Меньшее, по сравнению с указанньом

0 количество нитрида бора или оксида алюмини  приводит к спеканию состава и возгонке магни , большее - к снижению количества поглощаемого водорода .

5

В табл.2 приведены сопоставительные данные известного и предложенного состава в оптимальных услови х.

Как следует из приведенных примеров в табл.2, использование предло0 женного состава по сравнению с прототипом , при сохранении механической прочности предотвращает спекание состава и возгонку магни  после 15-25 циклов абсорбции-десорбции и

5 сохран ет посто нным количеством поглощенного водорода. Создание магниевого композиционного состава дл  аккумулировани  водорода позволит значительно упростить конструкции и

0 устройства дл  хранени  и транспортировки водорода.

Таблица

1Mg 90,Се 10

Al 7

89 %

2Mg 60, La24,Ni 16Fe 60 38 %

80j. M,n10,Al 32

67 %

Mg 50, C 40,Co 10 Al 16 84 %

4

6,3

Разрушаетс  после 5 циклов

Al2.0j21,9

He наблюдалось

4,1

Pie наблюдалось

(после 15 циклов - 3,8 %)

BN 10

3,0

He наблюдалось

Т a б л -и ц a 2

Claims (2)

1. СОСТАВ ДЛЯ АККУМУЛИРОВАНИЯ ВОДОРОДА на основе магниевого сплава, содержащий железо или алюминий, отличающийся тем, что, с целью снижения спекаемости и предотвращения возгонки магния при сохранении формы и механической проч- ности, он дополнительно содержит оксид алюминия или нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мае.%:

   Железо или алюминий Оксид алюминия или натрид бора Магниевый сплав

   10-50
2. 2-5 Остальное