SU1747146A1 - Способ приготовлени гидрофобизированного платинового катализатора дл сжигани водорода - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : продукт катализатор - платина на гйдрофобизированном у АЬОз. Область использовани  :дл  сжигани  водорода. Катализатор готов т пропиткой стержней из оксида алюмини  платинохлористоводородной кислотой, сушкой, пропиткой стабилизированной суспензией фторопласта-4, сушкой и прокаливанием на воздухе. Характеристика: катализатор повышенной активности. 1 табл. N- &

Description

Изобретение относитс  к каталитическому сжиганию водорода дл  предотвращени  накоплени  его в помещени х до взрывоопасных концентраций в услови х различных нежелательных процессов с выделением водорода. К таким процессам могут относить взаимодействие воды с металлами (например, при аварии на АЭС), зар д аккумул торных батарей, радиолиз водных растворов и другие.

Смесь водорода с кислородом воздуха  вл етс  каталитически активной и может быть превращена в воду на катализаторах, в состав которых обычно входит пластина и(или) металлы платиновой группы. В качестве основы (носител  платины) используют

силикагель, оксид кремни , графит, оксид алюмини  и другие.«

Известен гидрофобизированныИ катализатор , отличающийс  от обычногоййлати- нового повышенными водоотталкивающими свойствами и способностью сохран ть работоспособность во влажной реде и даже при периодическом контакте с фазой воды (затоплении , выпадении конденсата, брызгах).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  способ изготовлени гидрофобизированного катализатора (ГК-1), где основой служит стержень из пористой у-А120з, активной компонентой, платинова  чернь, распределенна  в верхних сло х пористой массы

2

-Ч Ј

О

окисла алюмини , водооталкивающим покрытием - пленка фторопласта-4.

Известный способ включает пропитку стержн  раствором HaPtCle и подсушивание на воздухе на первом этапе, прокаливание в токе водорода при 320°С в течение часа на втором этапе и гидрофобизацию - обработку стабилизированной суспензией фторопласта-4 на третьем, В отличие от стандартного платинового катализатора гидрофобизировамный катализатор способен функционировать во влажной среде и после непосредственного контакта с водой.

Однако с помощью известного способа можно приготовить далеко не идеальный катализатор дл  влажных условий; гидрофо- бизированный катализатор реагирует на намокание , временно ухудша  свою работу, дл  прототипа (ГК-1) выход из состо ни  угнетени  водой характеризуетс  временем пор дка часа (часов), в зависимости от времени намокани . Кроме того, известный катализатор характеризуетс  взрывоопасностью процесса восстановлени  платины в токе водорода . -Изготовление катализаторов ГК-1 в промышленных услови х соответственно требует специального оборудовани  и помещений , целого комплекса мер по поддержанию безопасности. В итоге, технологи  изготовлени  ГК-1 многостадийна, энерго и трудоемка.

Цель изобретени  - получение катализатора с повышенной активностью.

Поставленна  цель достигаетс  способом приготовлени  гидрофобизированного платинового катализатора дл  сжигани  водорода , включающим пропитку стержн  из оксида алюмини  раствором тшатинохлори- стоводородной кислоты, обработку стабилизированной суспензией фторопласта, сушку и прокаливание на воздухе.

Отличительными признаками предложенного способа  вл ютс  исключение операции восстановлени , изменение последовательности операций и изменение условий прокаливани . Таким образом, получение дисперсности платины на основе пористого оксида алюмини  и гидрофобизацию ведут в одну стадию. Роль восстановител  дл  платинохлористоводородной кислоты и ее солей выполн ет компонент стабилизированной суспензии флоропла- ста ОП-7 и(или) продукты его разложени  во врем  прокаливани . При этом полученна  платинова  чернь распредел етс  в зоне, в 5-10 раз более узкой, чем в образцах ГК-1. что св зано со способностью катализатора реактивироватьс  после намокани .

8 то же в рем  известно, что способность быстро реактивироватьс  обусловлена сохранением тепла от реакции гремучего газа. Чем меньше потери тепла внутрь катализатора по теплопроводной осажденной в порах платине, тем в большей степени оно

(это тепло реакции) расходуетс  на испарение из пор катализатора и освобождени  их дл  подвода гремучего газа. Предложенный способ изготовлени  гидрофобизированно- го катализатора(ГК-5) дает большую локали0 зацию на поверхности зоны осаждени  платины, что способствует созданию более адиабатических условий сжигани  водорода . Это достигнуто благодар  организации интенсивной диффузии платины изнутри

5 пористого носител  на поверхность за счет малоподвижного восстановител  ОП-7 и того , что образуетс  при его разложении во врем  прокаливани . 8 итоге, зона платиновой черни в ПС-5 сосредоточена на глубину

,1-0,2 мм по сравнению с 1 мм в ГК-1. Сравнение характеристик работы катализаторов ГК-1 и ГК-5, проведенное ниже (в примере ) дл  одних и тех же условий испытаний, показало преимущество по5 следнего,

Кроме повышени  качества катализатора (улучшение характеристик его работы во влажных услови х, в том числе и после контакта с водой) существенно упрощена технологи  из0 готовлени  ПК. Предложенный способ изготовлени  исключает стадию восстановлени  платины и позвол ет обезопасить процесс получени  гидрофобизированного катализатора .

5 Пример1. Предлагаемый способ изготовлени  гидрофибизированного катализатора по упрощенной технологии реализован следующим образом.

В качестве основы катализатора ГК-5

0 (также, как и дл  ГК-1) используют цилиндрические стержни у -АЬЮз с удельной поверхностью 100 м2/г, диаметром 6 мм, длиной 60 мм и осевым каналом 1 мм. Стержни пропитывают в водном растворе

5 HjPtCte при перемешивании до полного истощени  раствора. Концентрацию исходного раствора задают такой, чтобы содержание платины на каждом стержне было не менее 0,01 г. Контроль за содержа0 нием платины в растворе осуществл ют по- л рографически.

Пропитанные стержни из реактора перенос т непосредственно в суспензию гид- рофобизатора (стабилизированную

5 суспензию порошка фторопласта-4). С этого момента все операции ведут в соответствии с регламентом изготовлени  гидрофобизированного катализатора ГК-1, т.е. выдерживают стержни в стабилизированной суспензии фторопласта в течение 7-8 мин,

подсушивают на воздухе и прокаливают также на воздухе в течение 10 мин при температуре спекани  фторопласта 320°С. Так получают первый слой гидрофобной пленки , Перед нанесением каждого из последу- 5 ющих трех слоев - катализаторы обрабатывают водой.

Изготовленные образцы катализатора ГК-5 испытывают на способность восстанавливать первоначальную активность после их 1- минутного 10 намокани  в воде. Испытани  провод т в тех же услови х .что были названы дл  ГК-1. В проточной установке на вход в реактор подают газовуюсмесь из азота it 3 об. % гремучего газа (2Й2 + ОД насыщенную до 100 относительной влаж- 15 носто приводе а на выходе регистрируют процент несгоревшего гремучего газа. По возвращении образца катализатора после намокани  в реактор активность его временно падает, а на регистрируемой самописцем зависимости про- 20 цент несгоревшего гремучего газа - врем  отмечают максимальную величину этого процента (параметр Амакс) и количество несгоревшего газа (в мл) за час. что соответствует интегралу под кривой за это же врем , 25 параметр S. Чем лучше качество платиновой черни и выше водоотталкивание , тем меньше Амакс и S, наоборот. Данна  графоаналитическа  методика использована как в изобретении, так и в прототипе, что дает 30 возможность сравнить результаты испытаний дл  ГК-1 (прототип) и ГК-5 (значени  параметров А макс и S дл  ГК-1 вычислены из приведенных в прототипе графиков).

Согласно прототипу, сухой ГК-1 во влажной атмосфере не сжигает весь водород - стационарное значение Ас составл ет 0.1- 0.2%, ГК-5 в аналогичных услови х сжигает водород полностью Ас в 0.

Результаты испытаний образцов ГК-1 и ГК-5 после намокани  представлены в таблице .

Примеры 2, 3. Приготовление катализатора осуществл ют как в примере 1, только врем  намокани  дл  примера 2 составл ет 5 мин. а дл  примера 3 -15.

Результаты испытаний сведены в таблицуФормул а изобретени 

Способ приготовлени  гидрофобией- рованного платинового катализатора дл  сжигани  водорода, включающий пропитку стержней из оксида алюмини  раствором платинохлористоводородной кислоты, сушку , обработку стабилизированной суспензией фторопласта и лрокаливание, отличающийс  тем. что, с целью получени  катализатора с повышенной активностью, после пропитки стержн  его обрабатывают стабилизированной суспензией фторопласта, затем сушат и прокаливание ведут на воздухе.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ приготовления гидрофобизированного платинового катализатора для сжигания водорода, включающий пропитку стержней из оксида алюминия раствором платинохлористоводородной· кислоты, суш25 ку, обработку стабилизированной суспензией фторопласта и прокаливание, о т л и чающий с я тем, что, с целью получения катализатора с повышенной активностью, после