WO2008020782A1 - Powder mixture for carrying out an exothermic reaction - Google Patents

Powder mixture for carrying out an exothermic reaction Download PDF

Info

Publication number
WO2008020782A1
WO2008020782A1 PCT/RU2006/000577 RU2006000577W WO2008020782A1 WO 2008020782 A1 WO2008020782 A1 WO 2008020782A1 RU 2006000577 W RU2006000577 W RU 2006000577W WO 2008020782 A1 WO2008020782 A1 WO 2008020782A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnesium
mass
mixture
magnesium alloy
powder
Prior art date
Application number
PCT/RU2006/000577
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Dmitry Viktorovich Petunin
Aleksei Vyacheslavovich Druzhkov
Original Assignee
Dmitry Viktorovich Petunin
Druzhkov Aleksei Vyacheslavovi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dmitry Viktorovich Petunin, Druzhkov Aleksei Vyacheslavovi filed Critical Dmitry Viktorovich Petunin
Publication of WO2008020782A1 publication Critical patent/WO2008020782A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/16Materials undergoing chemical reactions when used
    • C09K5/18Non-reversible chemical reactions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0408Light metal alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C23/00Alloys based on magnesium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C32/00Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0089Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with other, not previously mentioned inorganic compounds as the main non-metallic constituent, e.g. sulfides, glass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24VCOLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V30/00Apparatus or devices using heat produced by exothermal chemical reactions other than combustion

Definitions

  • the invention relates to the field of chemical heat sources used to equip autonomous heating devices and vessels for flameless cooking or heating of food, specifically to materials for heat transfer based on the oxidation of magnesium.
  • compositions are characterized by uneven heat release, intense only in the initial stage of redox reactions, which is a significant drawback for the heat exchange process with a heated object, for example, food rations.
  • Another disadvantage is that the nature of the redox reactions does not allow contact of the components of the mixture under storage conditions and predetermines the complex multi-chamber design of heating pads, compresses and other products. To start the reaction, the components must be thoroughly mixed, which determines the inconvenience of their use.
  • the property of magnesium to interact with water with the release of heat is known.
  • Acid anhydrides and free acids can be used as accelerators of the process, and salts of strong bases and weak acids, for example, bicarbonates, carbonates, phosphates and polyphosphates of alkali metals, calcium hydroxide, etc. can be used as inhibitors of the reaction.
  • the disadvantage is the low specific heat transfer of the reaction, less than 5 kJ / g (magnesium), and the presence of additional compounds, which in a mixture with magnesium are ballast, which reduces the content of the main heat-generating component.
  • magnesium alloys are used with a metal catalyst forming a micro galvanic cell with it. In the presence of an electrolyte, the reaction of magnesium with water is electrochemical in nature.
  • a known alloy of magnesium and iron by type ((mechanical mixture) and methods for their preparation [US 3942511, 1976; US 3993577, 1976]. The alloy is prepared in a ball mill from a mixture of magnesium sawdust and iron powder in an inert solvent.
  • the iron obtained residue is a magnesium alloy containing up to 10 mass% of iron.
  • the alloy actively interacts with water in the presence of a small amount of sodium chloride with a specific heat of reaction of up to 5.6 kJ / g (Mg).
  • alloys are produced by mechanically pressing small metal particles into larger magnesium particles, in the other case, by introducing solid metal particles into molten magnesium and subsequent cooling, which ensures uniform distribution of the catalyst in the volume of magnesium. Both methods are aimed at the formation of microelectrochemical cells.
  • a device for producing high temperature for heating a diver is known [US 4223661, 1980], for which magnesium alloys are proposed, formed mechanically in a ball mill from powders of magnesium and metals, including copper, titanium, chromium, nickel, as well as from carbon powder (graphite).
  • the disadvantage is that, in order to prevent burns to the body, alloys with extremely low specific heat release characteristics are proposed.
  • the disadvantage of this composition is the presence of surfactants, acid anhydrides or free acids, which reduces the content of the main component - magnesium alloy, therefore, reduces the overall heat release of the proposed composition.
  • the closest technical solution is a powder mixture, which enters into an exothermic reaction with water in a flameless heater [US 5611329, F 24 J 1/00, 1997] (prototype), consisting of two non-woven sheets of polyester forming many pockets. Each pocket is filled with a powder mixture of the composition, wt.%: An alloy of magnesium and iron (5 atom%) - 80 - 85 NaCl - 5 - 7 chemical antifoam - 3 - 4 inert filler - 7 - 9
  • the disadvantage is the presence of a large number of components of the exothermic mixture, in particular, antifoam, inert filler and optional NaCl in the powder mixture.
  • An inert filler is included in the mixture as a regulator of the reaction rate of magnesium with water.
  • the composition of the mixture is not characterized by a sufficiently high content of the main component, the magnesium alloy, and this reduces the overall heat release of the composition.
  • the present invention is aimed at finding the composition of the powder mixture for the implementation of an exothermic reaction, providing an increase in the amount of heat generated by the exothermic mixture in the reaction of magnesium with an aqueous electrolyte solution.
  • the tasks is also the regulation of heat dissipation power, which ensures the stable operation of heating devices in the temperature range of 50 - 6O 0 C for 8 - 15 minutes.
  • a powder mixture for carrying out an exothermic reaction, including a magnesium alloy powder with a metal catalyst and a reaction rate regulator of the mixture with an aqueous electrolyte solution, characterized in that iron and / or silicon is used as a metal catalyst, and as a regulator the reaction rate, the mixture contains a fraction of a relatively low dispersion magnesium alloy powder with the following component ratios (mass%): magnesium alloy powder with size mi particles 200 - 500 microns - 65 - 90; magnesium alloy powder with particle sizes of 501 - 800 microns - 10 - 35.
  • the powder mixture additionally contains a fraction of the magnesium alloy powder of relatively high dispersion, with the following component ratios (mass%): magnesium alloy powder with a particle size of 200 - 500 microns - 65 - 85; magnesium alloy powder with a particle size of 501 - 800 microns - 10 - 25; magnesium alloy powder with a particle size of 100 - 199 microns - 5 - 15.
  • the iron content is 5 to 10 mass%
  • the silicon content is 0.5 to 2.0 mass%
  • the powder mixture additionally contains sodium chloride in an amount of 3 to 7 mass%.
  • the presence in the powder mixture of various fractions of a magnesium alloy is due to the fact that the chemical reaction of electrolytic oxidation of a magnesium alloy powder with a particle size of 200 - 500 ⁇ m has a maximum specific heat dissipation in the first 1 to 4 minutes ( Figure 1, curve 1) and the amount of heat released significantly exceeds the amount of heat that can be absorbed by the heated object, for example, food rations, during this period.
  • the composition contains a fraction of a relatively low dispersion magnesium alloy powder with particle sizes of 501-800 microns, characterized by a maximum specific heat release power from 2 to 12 minutes of the reaction (Fig. L, curve 2).
  • the total effect ensures stable operation in the temperature range of the heating of food soldering to 50 - 6O 0 C for 12 minutes.
  • the quantitative content of the fractions was established experimentally and controls the reaction rate to ensure stable heat release for heating food rations (canned food) weighing 250 g in the temperature range 50 - 6O 0 C for 12 minutes.
  • the claimed content of iron in the alloy of magnesium with iron and the silicon content in the alloy of magnesium with silicon provides the maximum value of the specific heat of the exothermic reaction, which is illustrated in Fig.2.
  • the powder mixture may contain sodium chloride in an amount sufficient to obtain ⁇ 3% electrolyte solution after the mixture has reacted with water.
  • All alloy powders are prepared by pressing particles of a metal catalyst into a magnesium surface using a ball mill and then separating the finished powders into fractions.
  • the proposed powder mixture for the exothermic reaction works as follows: when in contact with an aqueous electrolyte solution, the magnesium alloy powder is oxidized with heat. In the presence of an electrolyte, the surface of the magnesium alloy is cleaned of the formed oxide film, which ensures its further oxidation, while the electrolyte performs another function, namely, it eliminates the possible adhesion of reagent particles.
  • the specified result is achieved by the fact that in the proposed powder mixture it is possible to increase the content of the main component for the implementation of the exothermic reaction - magnesium by at least 10%. This allows you to either reduce the mass and dimensions of the heating device based on the developed composition, or to increase its technical characteristics: increase the amount of heat generated by the unit weight of the mixture to 6.18 kJ / g (mixture) compared to the prototype ( ⁇ 5 kJ / g), increase the heating temperature.
  • Figure 1 Change in specific heat dissipation power W yTalk . (W / g) in time for magnesium alloys with iron 6.5 mass% for various fractions of alloy particles: particle fraction 200-500 ⁇ m (curve 1), particle fraction 501-800 ⁇ m (curve 2), particle fraction 100 - 199 ⁇ m (curve 3);
  • Fig.Z Relative, per minute interval, heat release Q 0111. (kJ / last minute) of a mixture weighing 10 g in time during the reaction of a magnesium alloy with an aqueous electrolyte solution: Example 3 (curve 1); Example 8 (curve 2); Example 21 (curve 3); Example 29 is a prototype (curve 4).
  • FIG. 4 The amount of emitted 10 g of a mixture of heat Q (kJ) in time: Example 3 (curve 1); Example 8 (curve 2); Example 21 (curve 3); Example 29 is a prototype (curve 4).
  • 61.51 kJ of heat is released within 12 minutes with a specific heat of 6.15 kJ / g (mixture), which is enough to heat a 250-gram food rations from 0 0 C to 54-60 0 C.
  • Example Na in Table 13 14 15 with particle sizes of 200 - 500 ⁇ m 90 80 65 with particle sizes of 501 - 800 ⁇ m 10 20 35 500 ml of a 3% aqueous electrolyte solution is added to the calorimeter in the polymer pocket of the heating device. As a result of the exothermic reaction, 60.89 kJ of heat is released within 12 minutes with a specific heat of 6.09 kJ / g (mixture), which is enough to heat a 250-gram food rations from 0 0 C to 54-59 0 C. Examples 16 - eighteen. To 10 g of a powder mixture of magnesium alloys with silicon (0.5-2 mass%) and iron (5-6 mass%) of the following composition of fractions (mass%),
  • Example Na in Table 19 20 21 22 23 24 with particle sizes of 200 - 500 ⁇ m 85 70 70 75 65 65 s with a particle size of 501 - 800 microns 10 20 15 10 25 20 with a particle size of 100 - 199 microns 5 10 15 15 10 15 500 ml of a 3% aqueous electrolyte solution is added to the calorimeter in the polymer pocket of the heating device.
  • Example Na in Table 25 26 27 28 with particle sizes of 200 - 500 ⁇ m 85 70 65 65 with particle sizes of 501 - 800 ⁇ m 10 20 25 20 with particle sizes of 100 - 199 ⁇ m 5 10 10 15 NaCl 7 6 4 3 500 ml of water is added to the calorimeter in the polymer pocket of the heating device.
  • the regulation of the specific power of heat generation ensures stable operation in the temperature range of 50-60 0 C for 8-15 minutes.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cookers (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

The invention relates to chemical heat sources applied for self-contained heating devices and containers which are used for flameless cooking and heating foods, in particular to materials for heat transmission by using magnesium oxidation. The inventive powder mixture for carrying out an exothermic reaction comprises a magnesium alloy powder and a metallic catalyst and a controller of the reaction rate of the mixture with an electrolyte aqueous solution and is characterised in that iron and/or silicon are used in the form of a metallic catalyst and the mixture comprises a reaction rate controller in the form of a fraction of magnesium alloy powder exhibiting a relatively low dispersibility at the following component ratio (mass %): 65-90 mass % magnesium alloy powder having particle size ranging from 200-500 mkm and 10-35 mass % magnesium alloy powder having particle size ranging from 501 to 800 mkm. The powder mixture can also contain a fraction of magnesium alloy powder which exhibits a relatively high dispersibility and the particle size of which ranges from 100 to 199 mkm in a quantity of 5-15 mass %. The iron content in a magnesium-iron alloy is of 5-10 mass % and the silicon content ranges from 0.5 to 2.0 mass %. The powder mixture can also contain 3-7 mass % sodium chloride. Said invention makes it possible to exclude the presence of inert, in terms of heat liberation, reaction rate controllers and to increase a specific amount of heat released by the weight unit of the mixture during the reaction of magnesium with electrolyte aqueous solution.

Description

Порошковая смесь для осуществления экзотермической реакции Powder mixture for an exothermic reaction
Изобретение относится к области химических источников тепла, применяемых для снаряжения автономных нагревательных устройств и сосудов для беспламенного приготовления или разогрева пищи, конкретно к материалам для теплопередачи на основе реакции окисления магния.The invention relates to the field of chemical heat sources used to equip autonomous heating devices and vessels for flameless cooking or heating of food, specifically to materials for heat transfer based on the oxidation of magnesium.
Известны составы для осуществления экзотермических окислительно- восстановительных реакций между металлом из группы Fe, Mg, Al, Zn и оксидами металлов переменной валентности MnO2, PbO2, Ni2O3 [RU 2019160, Бюлл. N° 17, 1994], а также между магнием и хлоридом меди [US 5517981, 1996].Known compositions for exothermic redox reactions between a metal from the group of Fe, Mg, Al, Zn and metal oxides of variable valency MnO 2 , PbO 2 , Ni 2 O 3 [RU 2019 160, Bull. N ° 17, 1994], as well as between magnesium and copper chloride [US 5517981, 1996].
Составы характеризуются неравномерным тепловыделением, интенсивным лишь в начальной стадии окислительно-восстановительных реакций, что является существенным недостатком для процесса теплообмена с нагреваемым объектом, например, пищевым пайком. Еще одним недостатком является то, что природа окислительно- восстановительных реакций не допускает контакта компонентов смеси в условиях хранения и предопределяет сложную многокамерную конструкцию грелок, компрессов и других изделий. Для начала реакции компоненты надо тщательно смешать, что предопределяет неудобства их применения. Известно свойство магния взаимодействовать с водой с выделением теплаThe compositions are characterized by uneven heat release, intense only in the initial stage of redox reactions, which is a significant drawback for the heat exchange process with a heated object, for example, food rations. Another disadvantage is that the nature of the redox reactions does not allow contact of the components of the mixture under storage conditions and predetermines the complex multi-chamber design of heating pads, compresses and other products. To start the reaction, the components must be thoroughly mixed, which determines the inconvenience of their use. The property of magnesium to interact with water with the release of heat is known.
[Глинка Н.Л. Общая химия. Изд. 16. Л.: Химия, 1974, C.601]._Peaкция проходит при рН среды ниже 8,5. Повышение рН приводит к пассивации поверхности, что препятствует взаимодействию, и магний перестает вытеснять водород из воды.[Glinka N.L. General chemistry. Ed. 16. L .: Chemistry, 1974, C.601] ._ The reaction takes place at a pH below 8.5. Raising the pH leads to passivation of the surface, which prevents interaction, and magnesium ceases to displace hydrogen from water.
Практическое использование такого взаимодействия затруднено тем, что для регулирования скорости реакции магния с водой необходимо введение дополнительных соединений, влияющих на рН среды. В качестве ускорителей процесса можно использовать ангидриды кислот и свободные кислоты, а в качестве соединений для замедления реакции могут выступать соли сильных оснований и слабых кислот, например, бикарбонаты, карбонаты, фосфаты и полифосфаты щелочных металлов, гидроокись кальция и др.The practical use of this interaction is hindered by the fact that in order to control the reaction rate of magnesium with water, it is necessary to introduce additional compounds that affect the pH of the medium. Acid anhydrides and free acids can be used as accelerators of the process, and salts of strong bases and weak acids, for example, bicarbonates, carbonates, phosphates and polyphosphates of alkali metals, calcium hydroxide, etc. can be used as inhibitors of the reaction.
Недостатком является низкая удельная теплоотдача реакции, менее 5 кДж/г(мaгния), и наличие дополнительных соединений, которые в смеси с магнием являются балластом, снижающим содержание основного тепловыделяющего компонента. Для повышения эффекта тепловыделения используют сплавы магния с металлическим катализатором, образующим с ним микрогальванический элемент. В присутствии электролита реакция магния с водой носит электрохимический характер. Известен сплав магния и железа по типу ((механическая cмecь» и способы их получения [US 3942511, 1976; US 3993577, 1976]. Сплав готовится в шаровой мельнице из смеси опилок магния и железного порошка в инертном растворителе. После испарения растворителя и отделения избытка железа полученный остаток является сплавом магния, содержащим до 10 мacc.% железа. Сплав активно взаимодействует с водой в присутствии небольшого количества хлорида натрия с удельной теплотой реакции до 5,6 кДж/г(Mg).The disadvantage is the low specific heat transfer of the reaction, less than 5 kJ / g (magnesium), and the presence of additional compounds, which in a mixture with magnesium are ballast, which reduces the content of the main heat-generating component. To increase the effect of heat release, magnesium alloys are used with a metal catalyst forming a micro galvanic cell with it. In the presence of an electrolyte, the reaction of magnesium with water is electrochemical in nature. A known alloy of magnesium and iron by type ((mechanical mixture) and methods for their preparation [US 3942511, 1976; US 3993577, 1976]. The alloy is prepared in a ball mill from a mixture of magnesium sawdust and iron powder in an inert solvent. After evaporation of the solvent and separation of the excess The iron obtained residue is a magnesium alloy containing up to 10 mass% of iron.The alloy actively interacts with water in the presence of a small amount of sodium chloride with a specific heat of reaction of up to 5.6 kJ / g (Mg).
Недостатком такой смеси является высокая скорость реакции с водой, что обуславливает ее применение в устройстве для получения водорода [US 4017414, 1977] и не позволяет эффективно ее использовать в теплообменных устройствах. Представляет интерес способы получения сплавов магния [US 4072514,The disadvantage of this mixture is the high reaction rate with water, which leads to its use in a device for producing hydrogen [US 4017414, 1977] and does not allow its effective use in heat exchange devices. Of interest are methods for producing magnesium alloys [US 4072514,
1978] с железом, оксидом железа, цинком, хромом, алюминием и марганцем с поверхностью раздела фаз мелсду магнием и указанным металлом. В одном случае сплавы производятся с помощью механического вдавливания мелких частиц металла в более крупные частицы магния, в другом случае - введением твердых частиц металлов в расплавленный магний и последующим охлаждением, что обеспечивает равномерное распределение катализатора в объеме магния. Оба способа направлены на образование микроэлектрохимических ячеек.1978] with iron, iron oxide, zinc, chromium, aluminum, and manganese with a phase interface with magnesium alloy and said metal. In one case, alloys are produced by mechanically pressing small metal particles into larger magnesium particles, in the other case, by introducing solid metal particles into molten magnesium and subsequent cooling, which ensures uniform distribution of the catalyst in the volume of magnesium. Both methods are aimed at the formation of microelectrochemical cells.
Технической задачей для приборов и устройств, использующих тепло, образующееся в результате экзотермических химических реакций, является снаряжение их составами, характеризующимися:The technical task for instruments and devices using heat generated as a result of exothermic chemical reactions is to equip them with compositions characterized by:
- с одной стороны, высоким тепловыделением, что достигается использованием в экзотермической смеси только тех ингредиентов, которые выделяют тепло в результате реакции;- on the one hand, high heat dissipation, which is achieved by using in an exothermic mixture only those ingredients that produce heat as a result of the reaction;
- с другой стороны, устойчивым и продолжительным тепловыделением в интервале заданных температур, что достигается введением в состав дополнительных ингредиентов, регулирующих скорость реакции, как правило, в сторону ее замедления.- on the other hand, stable and prolonged heat release in the range of predetermined temperatures, which is achieved by introducing additional ingredients that regulate the reaction rate, usually in the direction of its slowdown.
Известно устройство для получения высокой температуры для обогрева водолаза по патенту [US 4223661, 1980], для которого предложены сплавы магния, сформированные механически в шаровой мельнице из порошков магния и металлов, в числе которых медь, титан, хром, никель, а также из порошка углерода (графита).A device for producing high temperature for heating a diver according to the patent is known [US 4223661, 1980], for which magnesium alloys are proposed, formed mechanically in a ball mill from powders of magnesium and metals, including copper, titanium, chromium, nickel, as well as from carbon powder (graphite).
Недостатком является то, что, с целью предотвращения ожогов тела, предложены сплавы с крайне низкими характеристиками по удельному тепловыделению .The disadvantage is that, in order to prevent burns to the body, alloys with extremely low specific heat release characteristics are proposed.
Известен экзотермический состав для беспламенного нагревателя [USKnown exothermic composition for flameless heater [US
5117809, 1992], который содержит порошок сплава магния с железом, приготовленный в шаровой мельнице, соль NaCl, поверхностно-активное вещество (ПАВ), и пищевой ангидрид кислоты или свободную пищевую кислоту в качестве регулятора рН. Кислотой может также быть пропитана пористая упаковка, в которой находиться экзотермический состав. Кислота управляет рН- среды в пределах между 4 и 7, чтобы реакция магния с водой не протекала слишком энергично при низких значениях рН и слишком медленно при высоких значениях рН.5117809, 1992], which contains a powder of an alloy of magnesium with iron, prepared in a ball mill, NaCl salt, a surfactant, and food acid anhydride or free food acid as a pH regulator. The porous packaging in which the exothermic composition is contained may also be impregnated with acid. The acid controls the pH between 4 and 7 so that the reaction of magnesium with water does not proceed too vigorously at low pH and too slowly at high pH.
Недостатком этого состава является наличие ПАВ, ангидридов кислот или свободных кислот, что снижает содержание основного компонента - сплава магния, следовательно, уменьшает общее тепловыделение предложенного состава.The disadvantage of this composition is the presence of surfactants, acid anhydrides or free acids, which reduces the content of the main component - magnesium alloy, therefore, reduces the overall heat release of the proposed composition.
Наиболее близким техническим решением является порошковая смесь, которая вступает в экзотермическую реакцию с водой в беспламенном нагревателе [US 5611329, F 24 J 1/00, 1997] (прототип), состоящем из двух нетканых листов полиэстера, формирующих множество карманов. Каждый карман заполнен порошковой смесью состава, мacc.%: сплав магния и железа (5 aтoм.%) - 80 - 85 NaCl - 5 - 7 химический пеногаситель - 3 - 4 инертный наполнитель - 7 - 9The closest technical solution is a powder mixture, which enters into an exothermic reaction with water in a flameless heater [US 5611329, F 24 J 1/00, 1997] (prototype), consisting of two non-woven sheets of polyester forming many pockets. Each pocket is filled with a powder mixture of the composition, wt.%: An alloy of magnesium and iron (5 atom%) - 80 - 85 NaCl - 5 - 7 chemical antifoam - 3 - 4 inert filler - 7 - 9
Недостатком является наличие большого количества компонентов экзотермической смеси, в частности, пеногасителя, инертного наполнителя и необязательного в порошковой смеси NaCl. Инертный наполнитель включен в состав смеси в качестве регулятора скорости реакции магния с водой. Как следствие, состав смеси характеризуется недостаточно высоким содержанием основного компонента - сплава магния, а это уменьшает общее тепловыделение состава. Предлагаемое изобретение направлено на изыскание состава порошковой смеси для осуществления экзотермической реакции, обеспечивающего увеличение количества тепла, выделяемого экзотермической смесью в процессе реакции магния с водным раствором электролита. В числе задач также регулирование мощности тепловыделения, обеспечивающее стабильную работу нагревательных устройств в интервале температур 50 - 6O0C в течение 8 - 15 минут.The disadvantage is the presence of a large number of components of the exothermic mixture, in particular, antifoam, inert filler and optional NaCl in the powder mixture. An inert filler is included in the mixture as a regulator of the reaction rate of magnesium with water. As a result, the composition of the mixture is not characterized by a sufficiently high content of the main component, the magnesium alloy, and this reduces the overall heat release of the composition. The present invention is aimed at finding the composition of the powder mixture for the implementation of an exothermic reaction, providing an increase in the amount of heat generated by the exothermic mixture in the reaction of magnesium with an aqueous electrolyte solution. Among the tasks is also the regulation of heat dissipation power, which ensures the stable operation of heating devices in the temperature range of 50 - 6O 0 C for 8 - 15 minutes.
Технический результат достигается тем, что предложена порошковая смесь для осуществления экзотермической реакции, включающая порошок сплава магния с металлическим катализатором и регулятор скорости реакции смеси с водным раствором электролита, отличающаяся тем, что в качестве металлического катализатора используется железо и/или кремний, а в качестве регулятора скорости реакции смесь содержит фракцию порошка сплава магния относительно низкой дисперсности при следующих соотношениях компонентов (мacc.%): порошок сплава магния с размерами частиц 200 - 500 мкм - 65 - 90; порошок сплава магния с размерами частиц 501 - 800 мкм - 10 - 35.The technical result is achieved by the fact that a powder mixture is proposed for carrying out an exothermic reaction, including a magnesium alloy powder with a metal catalyst and a reaction rate regulator of the mixture with an aqueous electrolyte solution, characterized in that iron and / or silicon is used as a metal catalyst, and as a regulator the reaction rate, the mixture contains a fraction of a relatively low dispersion magnesium alloy powder with the following component ratios (mass%): magnesium alloy powder with size mi particles 200 - 500 microns - 65 - 90; magnesium alloy powder with particle sizes of 501 - 800 microns - 10 - 35.
Целесообразно, что порошковая смесь дополнительно содержит фракцию порошка сплава магния относительно высокой дисперсности, при следующих соотношениях компонентов (мacc.%): порошок сплава магния с размерами частиц 200 - 500 мкм - 65 - 85; порошок сплава магния с размерами частиц 501 - 800 мкм - 10 - 25; порошок сплава магния с размерами частиц 100 - 199 мкм - 5 - 15.It is advisable that the powder mixture additionally contains a fraction of the magnesium alloy powder of relatively high dispersion, with the following component ratios (mass%): magnesium alloy powder with a particle size of 200 - 500 microns - 65 - 85; magnesium alloy powder with a particle size of 501 - 800 microns - 10 - 25; magnesium alloy powder with a particle size of 100 - 199 microns - 5 - 15.
Предпочтительно, что в сплаве магния с железом содержание железа составляет 5 - 10 мacc.%, а в сплаве магния с кремнием содержание кремния составляет 0,5 - 2,0 мacc.%.Preferably, in the magnesium-iron alloy, the iron content is 5 to 10 mass%, and in the magnesium-silicon alloy the silicon content is 0.5 to 2.0 mass%.
Возможно, что порошковая смесь дополнительно содержит хлорид натрия в количестве 3 - 7 мacc.%. Наличие в составе порошковой смеси различных фракций сплава магния обусловлено тем, что химическая реакция электролитического окисления порошка сплава магния с размерами частиц 200 - 500 мкм имеет максимум удельной мощности тепловыделения в первые 1 - 4 минуты (Фиг.1, кривая 1) и количество выделенного тепла значительно превышает количество тепла, которое может быть поглощено нагреваемым объектом, например, пищевым пайком, за этот период.It is possible that the powder mixture additionally contains sodium chloride in an amount of 3 to 7 mass%. The presence in the powder mixture of various fractions of a magnesium alloy is due to the fact that the chemical reaction of electrolytic oxidation of a magnesium alloy powder with a particle size of 200 - 500 μm has a maximum specific heat dissipation in the first 1 to 4 minutes (Figure 1, curve 1) and the amount of heat released significantly exceeds the amount of heat that can be absorbed by the heated object, for example, food rations, during this period.
Поэтому, для обеспечения эффективного теплообмена, состав содержит фракцию порошка сплава магния относительно низкой дисперсности с размерами частиц 501 - 800 мкм, характеризующуюся максимумом удельной мощности тепловыделения со 2 по 12 минуты реакции (Фиг. l, кривая 2). Суммарный эффект обеспечивает стабильную работу в интервале температур нагрева пищевого пайка до 50 - 6O0C в течение 12 минут.Therefore, to ensure efficient heat transfer, the composition contains a fraction of a relatively low dispersion magnesium alloy powder with particle sizes of 501-800 microns, characterized by a maximum specific heat release power from 2 to 12 minutes of the reaction (Fig. L, curve 2). The total effect ensures stable operation in the temperature range of the heating of food soldering to 50 - 6O 0 C for 12 minutes.
В случаях, когда необходим быстрый выход на рабочую температуру, целесообразно в состав порошковой смеси включать небольшое количество фракции порошка сплава магния относительно высокой дисперсности с размерами частиц 100 - 199 мкм, с максимумом удельной мощности тепловыделения на первой минуте реакции (Фиг. l, кривая 3).In cases where a quick exit to operating temperature is required, it is advisable to include a small amount of a relatively high dispersion fraction of magnesium alloy powder with a particle size of 100 - 199 μm, with a maximum specific heat output in the first minute of the reaction (Fig. L, curve 3 )
Количественное содержание фракций установлено экспериментально и регулирует скорость реакции для обеспечения стабильного тепловыделения для нагрева пищевого пайка (консервов) массой 250 г в интервале температур 50 - 6O0C в течение 12 минут.The quantitative content of the fractions was established experimentally and controls the reaction rate to ensure stable heat release for heating food rations (canned food) weighing 250 g in the temperature range 50 - 6O 0 C for 12 minutes.
Заявленное содержание железа в сплаве магния с железом и содержание кремния в сплаве магния с кремнием обеспечивает максимальное значение удельного тепловыделения экзотермической реакции, что проиллюстрировано на Фиг.2.The claimed content of iron in the alloy of magnesium with iron and the silicon content in the alloy of magnesium with silicon provides the maximum value of the specific heat of the exothermic reaction, which is illustrated in Fig.2.
В частных случаях, исключительно для удобства эксплуатации, порошковая смесь может содержать хлористый натрий в количестве, достаточном для получения ~ 3% раствора электролита после вступления смеси в реакцию с водой.In special cases, solely for ease of operation, the powder mixture may contain sodium chloride in an amount sufficient to obtain ~ 3% electrolyte solution after the mixture has reacted with water.
Все порошки сплавов готовятся методом вдавливания частиц металлического катализатора в поверхность магния с помощью шаровой мельницы и с последующим разделением готовых порошков на фракции. Предлагаемая порошковая смесь для осуществления экзотермической реакции работает следующим образом: при контакте с водным раствором электролита происходит окисление порошка сплава магния с выделением тепла. В присутствие электролита происходит очищение поверхности сплава магния от образовавшейся оксидной пленки, что обеспечивает дальнейшее его окисление, при этом электролит выполняет еще одну функцию, а именно, устраняет возможное слипание частиц реагентов.All alloy powders are prepared by pressing particles of a metal catalyst into a magnesium surface using a ball mill and then separating the finished powders into fractions. The proposed powder mixture for the exothermic reaction works as follows: when in contact with an aqueous electrolyte solution, the magnesium alloy powder is oxidized with heat. In the presence of an electrolyte, the surface of the magnesium alloy is cleaned of the formed oxide film, which ensures its further oxidation, while the electrolyte performs another function, namely, it eliminates the possible adhesion of reagent particles.
Указанный результат достигается тем, что в предлагаемой порошковой смеси удается не менее чем на 10 % увеличить содержание основного компонента для осуществления экзотермической реакции - магния. Это позволяет либо уменьшить массу и габариты нагревательного устройства на основе разработанного состава, либо повысить его технические характеристики: увеличить количество тепла, выделяемое единицей веса смеси до 6,18 кДж/г(cмecи) по сравнению с прототипом (~5 кДж/г), увеличить температуру нагрева.The specified result is achieved by the fact that in the proposed powder mixture it is possible to increase the content of the main component for the implementation of the exothermic reaction - magnesium by at least 10%. This allows you to either reduce the mass and dimensions of the heating device based on the developed composition, or to increase its technical characteristics: increase the amount of heat generated by the unit weight of the mixture to 6.18 kJ / g (mixture) compared to the prototype (~ 5 kJ / g), increase the heating temperature.
Изобретение поясняется следующими прилагаемыми диаграммами:The invention is illustrated by the following accompanying diagrams:
Фиг.1. Изменение удельной мощности тепловыделения W. (Вт/г) во времени для сплавов магния с железом 6,5 мacc.% для различных фракций частиц сплава: фракция частиц 200- 500 мкм (кривая 1), фракция частиц 501- 800 мкм (кривая 2), фракция частиц 100 - 199 мкм (кривая 3);Figure 1. Change in specific heat dissipation power W . (W / g) in time for magnesium alloys with iron 6.5 mass% for various fractions of alloy particles: particle fraction 200-500 μm (curve 1), particle fraction 501-800 μm (curve 2), particle fraction 100 - 199 μm (curve 3);
Фиг.2. Зависимость удельного тепловыделения Qyд. (кДж/г) реакции от содержания в сплаве магния металлических катализаторов: кремния (кривая 1) и железа (кривая X).Figure 2. The dependence of the specific heat Q yd. (kJ / g) reactions from the content of metal catalysts in the magnesium alloy: silicon (curve 1) and iron (curve X).
Достижение технического результата проиллюстрировано на Фиг.З и Фиг.4.The achievement of the technical result is illustrated in Fig.Z and Fig.4.
Фиг.З. Относительное, за минутный интервал, тепловыделения Q0111. (кДж/последнюю минуту) смеси массой 10 г во времени в процессе реакции сплава магния с водным раствором электролита: Пример 3 (кривая 1); Пример 8 (кривая 2); Пример 21 (кривая 3); Пример 29 - прототип (кривая 4).Fig.Z. Relative, per minute interval, heat release Q 0111. (kJ / last minute) of a mixture weighing 10 g in time during the reaction of a magnesium alloy with an aqueous electrolyte solution: Example 3 (curve 1); Example 8 (curve 2); Example 21 (curve 3); Example 29 is a prototype (curve 4).
Фиг.4. Количество выделяемого 10 г смеси тепла Q (кДж) во времени: Пример 3 (кривая 1); Пример 8 (кривая 2); Пример 21 (кривая 3); Пример 29 - прототип (кривая 4).Figure 4. The amount of emitted 10 g of a mixture of heat Q (kJ) in time: Example 3 (curve 1); Example 8 (curve 2); Example 21 (curve 3); Example 29 is a prototype (curve 4).
Как видно из Фиг.З для заявленного состава порошковой смеси наблюдается более равномерное распределение тепловыделения во времени. Из Фиг.4 следует, что количество выделяемого тепла заявленной смеси к 12 минуте ~ на 15 % выше, чем у прототипа.As can be seen from Fig.Z for the claimed composition of the powder mixture there is a more uniform distribution of heat over time. From figure 4 it follows that the amount of heat generated by the claimed mixture to 12 minutes ~ 15% higher than that of the prototype.
Ниже приведены Примеры достижения технического результата при использовании в нагревательном устройстве предлагаемой порошковой смеси для осуществления экзотермической реакции. Все Примеры сведены в Таблицу. Примеры 1-3.The following are examples of achieving a technical result when using the proposed powder mixture for carrying out an exothermic reaction in a heating device. All Examples are summarized in the Table. Examples 1-3.
К 10 г порошковой смеси сплава магния с железом (6,5 мacc.%) следующего состава фракций (мacc.%),To 10 g of a powder mixture of an alloy of magnesium with iron (6.5 mass%) of the following composition of fractions (mass%),
JVa Примера в Таблице 1 2 3 с размерами частиц 200 - 500 мкм 90 80 65 с размерами частиц 501 - 800 мкм 10 20 35 помещенной в полимерный карман нагревательного устройства в калориметре добавляется 500 мл 3% водного раствора электролита. В результате экзотермической реакции в течение 12 минут выделяется 58,09 кДж тепла с удельным тепловыделением 5,81 кДж/г(cмecи), которого достаточно для разогрева 250-граммового пищевого пайка с 0 0C до 48-530C.JVa of Example in Table 1 2 3 with particle sizes of 200 - 500 μm 90 80 65 with particle sizes of 501 - 800 μm 10 20 35 500 ml of a 3% aqueous electrolyte solution is added to the calorimeter in the polymer pocket of the heating device. As a result of the exothermic reaction, 58.09 kJ of heat is released within 12 minutes with a specific heat of 5.81 kJ / g (mixture), which is enough to heat a 250-gram food rations from 0 0 C to 48-53 0 C.
Примеры 4 - 6. К 10 г порошковой смеси сплава магния с железом (10 мacc.%) следующего состава фракций (мacc.%),Examples 4 to 6. To 10 g of a powder mixture of an alloy of magnesium with iron (10 mass%) of the following composition of fractions (mass%),
JVa Примера в Таблице 4 5 6 с размерами частиц 200 - 500 мкм 90 80 65 с размерами частиц 501 - 800 мкм 10 20 35 помещенной в полимерный карман нагревательного устройства в калориметре добавляется 500 мл 3% водного раствора электролита. В результате экзотермической реакции в течение 12 минут выделяется 55,91 кДж тепла с удельным тепловыделением 5,59 кДж/г(cмecи), которого достаточно для разогрева 250-граммового пищевого пайка с 00C до 45-500C. Примеры 7 - 9. К 10 г порошковой смеси сплава магния с кремнием (0,5 мacc.%) следующего состава фракций (мacc.%),JVa of Example in Table 4 5 6 with particle sizes of 200 - 500 μm 90 80 65 with particle sizes of 501 - 800 μm 10 20 35 500 ml of a 3% aqueous electrolyte solution is added to the calorimeter in the polymer pocket of the heating device. As a result of the exothermic reaction, 55.91 kJ of heat is generated within 12 minutes with a specific heat of 5.59 kJ / g (mixture), which is enough to heat a 250-gram food rations from 0 0 C to 45-50 0 C. Examples 7 - 9. To 10 g of a powder mixture of an alloy of magnesium with silicon (0.5 mass%) of the following composition of fractions (mass%),
N° Примера в Таблице 7 8 9 с размерами частиц 200 - 500 мкм 90 80 65 с размерами частиц 501 - 800 мкм 10 20 35 помещенной в полимерный карман нагревательного устройства в калориметре добавляется 500 мл 3% водного раствора электролита. В результате экзотермической реакции в течение 12 минут выделяется 61,82 кДж тепла с удельным тепловыделением 6,18 кДж/г(cмecи), которого достаточно для разогрева 250-граммового пищевого пайка с 0 0C до 55-600C. Примеры 10 - 12.N ° of the Example in Table 7 8 9 with particle sizes of 200 - 500 μm 90 80 65 with particle sizes of 501 - 800 μm 10 20 35 500 ml of a 3% aqueous electrolyte solution is added to the calorimeter in the polymer pocket of the heating device. As a result of the exothermic reaction, 61.82 kJ of heat is released within 12 minutes with a specific heat of 6.18 kJ / g (mixture), which is enough to heat a 250-gram food rations from 0 0 C to 55-60 0 C. Examples 10 - 12.
К 10 г порошковой смеси сплава магния с кремнием (1 мacc.%) следующего состава фракций (масс. %),To 10 g of a powder mixture of an alloy of magnesium with silicon (1 mass.%) Of the following composition of fractions (wt.%),
JVs Примера в Таблице 10 11 12 с размерами частиц 200 - 500 мкм 90 80 65 с размерами частиц 501 - 800 мкм 10 20 35 помещенной в полимерный карман нагревательного устройства в калориметре добавляется 500 мл 3% водного раствора электролита. В результате экзотермической реакции в течение 12 минут выделяется 61,51 кДж тепла с удельным тепловыделением 6,15 кДж/г(cмecи), которого достаточно для разогрева 250-граммового пищевого пайка с 0 0C до 54-600C. Примеры 13 - 15.The JVs of Example in Table 10 11 12 with particle sizes of 200 - 500 μm 90 80 65 with particle sizes of 501 - 800 μm 10 20 35 500 ml of a 3% aqueous electrolyte solution are added to the calorimeter in a polymer pocket of a heating device. As a result of the exothermic reaction, 61.51 kJ of heat is released within 12 minutes with a specific heat of 6.15 kJ / g (mixture), which is enough to heat a 250-gram food rations from 0 0 C to 54-60 0 C. Examples 13 - fifteen.
К 10 г порошковой смеси сплава магния с кремнием (2 мacc.%) следующего состава фракций (мacc.%),To 10 g of a powder mixture of an alloy of magnesium with silicon (2 mass%) of the following composition of fractions (mass%),
Na Примера в Таблице 13 14 15 с размерами частиц 200 - 500 мкм 90 80 65 с размерами частиц 501 - 800 мкм 10 20 35 помещенной в полимерный карман нагревательного устройства в калориметре добавляется 500 мл 3% водного раствора электролита. В результате экзотермической реакции в течение 12 минут выделяется 60,89 кДж тепла с удельным тепловыделением 6,09 кДж/г(cмecи), которого достаточно для разогрева 250-граммового пищевого пайка с 0 0C до 54-590C. Примеры 16 - 18. К 10 г порошковой смеси сплавов магния с кремнием (0,5-2 мacc.%) и железом (5-6 мacc.%) следующего состава фракций (мacc.%),Example Na in Table 13 14 15 with particle sizes of 200 - 500 μm 90 80 65 with particle sizes of 501 - 800 μm 10 20 35 500 ml of a 3% aqueous electrolyte solution is added to the calorimeter in the polymer pocket of the heating device. As a result of the exothermic reaction, 60.89 kJ of heat is released within 12 minutes with a specific heat of 6.09 kJ / g (mixture), which is enough to heat a 250-gram food rations from 0 0 C to 54-59 0 C. Examples 16 - eighteen. To 10 g of a powder mixture of magnesium alloys with silicon (0.5-2 mass%) and iron (5-6 mass%) of the following composition of fractions (mass%),
Na Примера в Таблице 16 17 18 с размерами частиц 200 - 500 мкм 90 80 65 с размерами частиц 501 - 800 мкм 10 20 35 помещенной в полимерный карман нагревательного устройства в калориметре добавляется 500 мл 3% водного раствора электролита. В результате экзотермической реакции в течение 12 минут выделяется 58,09 кДж тепла с удельным тепловыделением 5,81 кДж/г(cмecи), которого достаточно для разогрева 250-граммового пищевого пайка с 0 0C до 47-500C. Примеры 19 - 24.Na Example in Table 16 17 18 with particle sizes of 200 - 500 μm 90 80 65 with particle sizes of 501 - 800 μm 10 20 35 500 ml of a 3% aqueous electrolyte solution is added to the calorimeter in the polymer pocket of the heating device. As a result of the exothermic reaction, 58.09 kJ of heat is released within 12 minutes with a specific heat of 5.81 kJ / g (mixture), which is enough to heat a 250-gram food rations from 0 0 C to 47-50 0 C. Examples 19 - 24.
К 10 г порошковой смеси сплава магния с железом (6,5 мacc.%) следующего состава фракций (мacc.%), Na Примера в Таблице 19 20 21 22 23 24 с размерами частиц 200 - 500 мкм 85 70 70 75 65 65 с размерами частиц 501 - 800 мкм 10 20 15 10 25 20 с размерами частиц 100 - 199 мкм 5 10 15 15 10 15 помещенной в полимерный карман нагревательного устройства в калориметре добавляется 500 мл 3% водного раствора электролита. В результате экзотермической реакции в течение 12 минут выделяется 58,09 кДж тепла с удельным тепловыделением 5,81 кДж/г(cмecи), которого достаточно для разогрева 250-граммового пайка с 0 0C до 49-590C. Примеры 25 - 28.To 10 g of a powder mixture of an alloy of magnesium with iron (6.5 mass%) of the following composition of fractions (mass%), Example Na in Table 19 20 21 22 23 24 with particle sizes of 200 - 500 μm 85 70 70 75 65 65 s with a particle size of 501 - 800 microns 10 20 15 10 25 20 with a particle size of 100 - 199 microns 5 10 15 15 10 15 500 ml of a 3% aqueous electrolyte solution is added to the calorimeter in the polymer pocket of the heating device. As a result of the exothermic reaction, 58.09 kJ of heat is released within 12 minutes with a specific heat of 5.81 kJ / g (mixture), which is enough to heat a 250 gram soldering from 0 0 C to 49-59 0 C. Examples 25 - 28 .
К 10 г порошковой смеси фракций сплава магния с кремнием (0,5 - 2,0 мacc.%) и NaCl следующего состава (мacc.%), Na Примера в Таблице 25 26 27 28 с размерами частиц 200 - 500 мкм 85 70 65 65 с размерами частиц 501 - 800 мкм 10 20 25 20 с размерами частиц 100 - 199 мкм 5 10 10 15 NaCl 7 6 4 3 помещенной в полимерный карман нагревательного устройства в калориметре добавляется 500 мл воды. В результате экзотермической реакции в течение 12 минут выделяется 60,52-61,45 кДж тепла с удельным тепловыделением 6,05-6,14 кДж/г(cмecи), которого достаточно для разогрева 250-граммового пищевого пайка с 0 0C до 55-57 0C, Пример 29 (прототип).To 10 g of a powder mixture of fractions of an alloy of magnesium with silicon (0.5 - 2.0 mass%) and NaCl of the following composition (mass%), Example Na in Table 25 26 27 28 with particle sizes of 200 - 500 μm 85 70 65 65 with particle sizes of 501 - 800 μm 10 20 25 20 with particle sizes of 100 - 199 μm 5 10 10 15 NaCl 7 6 4 3 500 ml of water is added to the calorimeter in the polymer pocket of the heating device. As a result of the exothermic reaction, heat is released within 12 minutes 60.52-61.45 kJ with a specific heat of 6.05-6.14 kJ / g (mixture), which is enough to heat a 250-gram food rations from 0 0 C to 55-57 0 C, Example 29 (prototype).
К 10 г порошковой смеси прототипа, помещенной в полимерный карман нагревательного устройства в калориметре добавляется 500 мл воды. В результате экзотермической реакции в течение 12 минут выделяется 49,58 кДж тепла с удельным тепловыделением 4,96 кДж/г(cмecи), которого достаточно для разогреваTo 10 g of the powder mixture of the prototype, placed in the polymer pocket of the heating device in the calorimeter, 500 ml of water is added. As a result of the exothermic reaction, 49.58 kJ of heat is released within 12 minutes with a specific heat of 4.96 kJ / g (mixture), which is sufficient for heating
250-граммового пищевого пайка с 0 0C до 410C.250 gram food rations from 0 0 C to 41 0 C.
Преимущества предлагаемой порошковой смеси для осуществления экзотермической реакции заключаются в следующем: исключается наличие инертных с точки зрения тепловыделения компонентов - регуляторов скорости реакции. Увеличивается удельное количество тепла, выделяемое единицей веса смеси в процессе реакции магния с водным раствором электролита.The advantages of the proposed powder mixture for exothermic reactions are as follows: excludes the presence of components inert from the point of view of heat release - the reaction rate regulators. The specific amount of heat released by a unit weight of the mixture during the reaction of magnesium with an aqueous electrolyte solution increases.
Регулирование удельной мощности тепловыделения обеспечивает стабильную работу в интервале температур 50 - 60 0C в течение 8 - 15 минут. The regulation of the specific power of heat generation ensures stable operation in the temperature range of 50-60 0 C for 8-15 minutes.
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000014_0001

Claims

Формула изобретения Claim
1. Порошковая смесь для осуществления экзотермической реакции, включающая порошок сплава магния с металлическим катализатором и регулятор скорости реакции смеси с водным раствором электролита, отличающаяся тем, что в качестве металлического катализатора используется железо и/или кремний, а в качестве регулятора скорости реакции смесь содержит фракцию порошка сплава магния относительно низкой дисперсности при следующих соотношениях компонентов (мacc.%): порошок сплава магния с размерами частиц 200 - 500 мкм - 65 - 90; порошок сплава магния с размерами частиц 501 - 800 мкм - 10 - 35.1. A powder mixture for carrying out an exothermic reaction, comprising a magnesium alloy powder with a metal catalyst and a reaction rate regulator of the mixture with an aqueous electrolyte solution, characterized in that iron and / or silicon is used as a metal catalyst, and the mixture contains a fraction as a reaction rate regulator magnesium alloy powder of relatively low dispersion with the following component ratios (mass%): magnesium alloy powder with a particle size of 200 - 500 microns - 65 - 90; magnesium alloy powder with particle sizes of 501 - 800 microns - 10 - 35.
2. Порошковая смесь по п. l., отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фракцию порошка сплава магния относительно высокой дисперсности, при следующих соотношениях компонентов (мacc.%): порошок сплава магния с размерами частиц 200 - 500 мкм - 65 - 85; порошок сплава магния с размерами частиц 501 - 800 мкм - 10 - 25; порошок сплава магния с размерами частиц 100 - 199 мкм - 5 - 15.2. The powder mixture according to claim 1, characterized in that it further comprises a fraction of a magnesium alloy powder of relatively high dispersion, with the following component ratios (mass%): magnesium alloy powder with a particle size of 200 - 500 microns - 65 - 85; magnesium alloy powder with a particle size of 501 - 800 microns - 10 - 25; magnesium alloy powder with a particle size of 100 - 199 microns - 5 - 15.
3. Порошковая смесь по п. l. и п.2., отличающаяся тем, что в сплаве магния с железом содержание железа составляет 5 - 10 мacc.%, а в сплаве магния с кремнием содержание кремния составляет 0,5 - 2,0 мacc.%.3. The powder mixture according to claim l. and claim 2., characterized in that in the alloy of magnesium with iron, the iron content is 5 to 10 mass%, and in the alloy of magnesium with silicon, the silicon content is 0.5 to 2.0 mass%.
4. Порошковая смесь по п. l. и п.2., отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хлорид натрия в количестве 3 - 7 мacc.%. 4. The powder mixture according to claim l. and claim 2., characterized in that it further comprises sodium chloride in an amount of 3 to 7 wt.%.
PCT/RU2006/000577 2006-08-11 2006-11-07 Powder mixture for carrying out an exothermic reaction WO2008020782A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006129036/04A RU2330868C2 (en) 2006-08-11 2006-08-11 Powder mix for exothermal reaction
RU2006129036 2006-08-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008020782A1 true WO2008020782A1 (en) 2008-02-21

Family

ID=39082259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2006/000577 WO2008020782A1 (en) 2006-08-11 2006-11-07 Powder mixture for carrying out an exothermic reaction

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2330868C2 (en)
WO (1) WO2008020782A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB100848A (en) * 1915-04-28 1917-04-19 Griesheim Elektron Chem Fab Process for the Production of an Alloy containing Magnesium and serving for the Deoxydisation of Cast Iron or Steel.
CH647745A5 (en) * 1980-01-10 1985-02-15 Toyo Ink Mfg Co Thermogenic compositions
SU1558610A1 (en) * 1988-01-04 1990-04-23 Ленинградский Филиал Всесоюзного Института По Проектированию Организаций Энергетического Строительства "Оргэнергострой" Composition of exothermal mixture
RU2040512C1 (en) * 1990-06-01 1995-07-25 Главербель Method of hot repair of lining or manufacture of refractory products and powder mix
US5611329A (en) * 1995-08-04 1997-03-18 Truetech, Inc. Flameless heater and method of making same
KR20030038159A (en) * 2001-11-08 2003-05-16 온세울(주) Heating element using super corrosive alloy, method for preparing it, and heating process using it

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB100848A (en) * 1915-04-28 1917-04-19 Griesheim Elektron Chem Fab Process for the Production of an Alloy containing Magnesium and serving for the Deoxydisation of Cast Iron or Steel.
CH647745A5 (en) * 1980-01-10 1985-02-15 Toyo Ink Mfg Co Thermogenic compositions
SU1558610A1 (en) * 1988-01-04 1990-04-23 Ленинградский Филиал Всесоюзного Института По Проектированию Организаций Энергетического Строительства "Оргэнергострой" Composition of exothermal mixture
RU2040512C1 (en) * 1990-06-01 1995-07-25 Главербель Method of hot repair of lining or manufacture of refractory products and powder mix
US5611329A (en) * 1995-08-04 1997-03-18 Truetech, Inc. Flameless heater and method of making same
KR20030038159A (en) * 2001-11-08 2003-05-16 온세울(주) Heating element using super corrosive alloy, method for preparing it, and heating process using it

Also Published As

Publication number Publication date
RU2330868C2 (en) 2008-08-10
RU2006129036A (en) 2008-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4104016B2 (en) Hydrogen generating material, hydrogen production cartridge, hydrogen production apparatus, hydrogen production method and fuel cell system
US20050229478A1 (en) Electrochemically reacting composition and a process for the preparation thereof
Hattori et al. AgPd@ Pd/TiO 2 nanocatalyst synthesis by microwave heating in aqueous solution for efficient hydrogen production from formic acid
JP2011122202A (en) Alloy for hydrogen generation and method for producing the same
KR20070050479A (en) Hydrogen generating composition
US20100209338A1 (en) Hydrogen-generating material composition, hydrogen-generating material formed body, and method for producing hydrogen
CN105789653A (en) Preparation method of thermal battery electrolyte containing hollow magnesia powder
JP3467729B2 (en) Exothermic agent and method of using exothermic agent
JP4054877B2 (en) Hydrogen generating composite and its production method
US20070272090A1 (en) Hydrogen mitigation and energy generation with water-activated chemical heaters
RU2330868C2 (en) Powder mix for exothermal reaction
CN112225174B (en) Oxidation-resistant magnesium-based composite hydrogen storage material and preparation method thereof
JP2007210878A (en) Hydrogen generation agent composition
CN101019614A (en) Food self-heating agent
CN106082286A (en) A kind of thermal battery electrolyte inhibitor MgO and preparation method thereof
JP2010006673A (en) Hydrogen generating agent
JP2011068977A (en) Alloy for hydrogen generation, and method for producing the same
CN103756648A (en) Application of hydrogen inhibitor in self-heating food heating agent
NL8600347A (en) METHOD FOR THE PRODUCTION OF AN ELECTROCHEMICAL CELL WITH REDUCED GASES AND ELECTROCHEMICAL CELL
JP3778213B1 (en) Pyrogen
JPH0391588A (en) Heat generating composition and method for generating heat
RU2804552C1 (en) Inorganic composition for use in flameless food heaters
RU2131841C1 (en) Hydroreacting mixture
KR100540056B1 (en) Mg-Al alloy for heating element, heating element using Mg-Al alloy, method for preparing heating element, and heating process using heating element
TW490441B (en) Lithium manganate composition

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 06847411

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06847411

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1