Водород из алюминия и воды
Метод довольно прост и способен дать Вам водород довольно быстро.
берем слиток алюминия, наносим на него шарик ртути, той что используется в обыкновенных градусниках. Берем острый предмет, например нож и царапаем им алюминий прямо под шариком ртути, то есть вводим в ртуть кончик ножа и царапаем под ним алюминиевый слиток, после этой операции у нас под шариком ртути получиться амальгама, то есть сплав ртути с алюминием, когда мы царапаем алюминий, то мы срываем с него защитный слой оксида алюминия.
В обычных условиях, на открытом воздухе алюминий сразу покрывается тончайшей, но очень прочной оксидной пленкой, эта пленка и препятствует дальнейшему окислению алюминия. Но когда мы покрыли алюминий ртутью и под ней поцарапали алюминий, то мы содрав пленку позволили ртути создать сплав с алюминием, то есть ртуть тут же внедряется в кристаллическую решетку алюминия. Теперь самое главное. Оксидная пленка препятствует окислению, а вот то место где мы сделали амальгаму, там алюминий довольно активно будет окисляться кислородом воздуха с образованием белого порошка, так будет продолжаться пока весь слиток алюминия не окислиться. Если положить такой слиток в воду, то он будет очень активно окисляться и там, вытесняя из воды водород. реакция в воде протекает настолько бурно, что происходит взрыв.
Чтобы взрыва не было и чтобы можно было контролировать выход количества водорода, можно не класть слиток в воду, а продувать мимо такого слитка водяной пар, который будет окисляться до водорода, то есть алюминий будет отнимать у пара кислород, а водород будет побочным продуктом, который Вы запросто можете использовать в качестве топлива для авто.
Алюминий можно добывать повсюду, на свалках, на помойках, можно даже открыть нелегальный приемный пункт, в любом случае при всех затратах, этот метод окупиться с лихвой, это будет самое дешевое и легко добываемое топливо.
Представьте что у Вас на авто стоит некий герметичный бачок, который Вы можете открыть и бросить туда алюминиевую вилку, ложку или кастрюлю или кучу алюминиевых проводов, естественно вначале следует купить градусник и ртуть из него нанести на алюминий выше упомянутым способом. Для удобства можно плавить алюминиевый хлам и отливать из него компактные заготовки, потом создать на слитке хотя бы маленькую точку амальгамы, а после покрыть это место замазкой или скотчем, или просто положить в целлофановый пакет и плотно завязать его, чтобы не было реакции окисления. Вот такие заготовки потом Вы можете кидать в герметично закрывающийся бачок, потом подавать туда пар и получать на выходе чистый водород, который будет питать Ваше авто. метод взрыво безопасен, так как количество выделенного водорода зависит от количества поданного пара. распологать такой «реактор» можно непосредственно перед камерой куда будет впрыскиваться водород, чтобы выделяющийся водород, сразу же использовался не образуя больших взрывоопасных скоплений.
Этот метод вполне реален.
Кто не верит, читайте школьный учебник химии.
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Источник
Алюминий ртуть вода водорода
Что же произошло? Алюминий – активный в химическом отношении металл. Обычно он защищен от атмосферного кислорода и влаги тонкой пленкой на его поверхности, содержащей оксидный и молекулярный кислород в сложном химическом сочетании; это не просто оксид алюминия Аl2O3, как это представляли раньше. Обрабатывая алюминий солью ртути, мы разрушаем защитную пленку. Вот как это происходит.
Находясь в растворе нитрата ртути(II), алюминий вытесняет (восстанавливает) из cоли металлическую ртуть:
2Аl + 3Нg(NO3)2 = 3Hg + 2Аl(NО3)3,
На очищенной поверхности ложки появляется тонкий слой амальгамы алюминия (сплава алюминия и ртути). Амальгама не защищает поверхность металла, и он превращается в пушистые хлопья метагидроксида алюминия:
4(Аl, Нg) + 2Н2O + 3O2 = 4АlО(ОН) + 4Нg.
Израсходованный в этой реакции алюминий пополняется новыми порциями растворенного в ртути металла, а выделившаяся ртуть снова «пожирает» алюминий. И вот вместо блестящей ложки на бумаге остаются АlO(ОН) и мельчайшие капельки ртути, потерявшиеся в белых хлопьях метагидроксида алюминия.
Если после раствора нитрата ртути(II) алюминиевую ложку сразу же погрузить в дистиллированную воду, то на поверхности металла появятся пузырьки газа и чешуйки белого вещества. Это водород и метагидроксид алюминия:
2Аl + 4Н2О = 2АlO(ОН) + 3Н2.
Подобным же образом ведет себя алюминий в водном растворе хлорида меди(II) СuCl2. Попробуйте опустить в этот раствор обезжиренную алюминиевую пластинку. Вы увидите образование коричневых хлопьев меди и выделение пузырьков газа. Выделение меди вполне объяснимо: более активный в химическом отношении металл алюминий восстанавливает медь из ее солей:
2Аl + 3СuCl2 = 3Сu + 2АlСl3.
А как объяснить выделение газа? Оказывается, в этом случае тоже разрушается защитная пленка на поверхности алюминия.
Небольшое количество ртути наносится на двутавровую алюминиевую балку. Ртуть заполняет собой крошечные микротрещины на поверхности балки и, вступая в реакцию с алюминием, начинает разрушать ее изнутри.
Механика этого процесса проста, в ходе химической реакции между ртутью и алюминием образуется амальгама (сплав ртути и алюминия в данном случае), которая разрушает оксидную пленку и выталкивает ее с поверхности металла, в результате этого алюминий превращается в белые хлопья метагидроксида алюминия.
Відео YouTube
Источник
Найден экономически оправданный способ получения водорода
Пока весь мир разрабатывает топливные элементы и говорит о водородной энергетике будущего, скептики не устают повторять, что до сих пор у человечества не существует дешевого способа получения водорода. Современным методом получения является электролиз воды, однако для его осуществления в глобальных масштабах потребуется уйма электричества.
Основные надежды человечество возлагает на проект термоядерного синтеза, который должен открыть людям неисчерпаемый источник энергии, однако прогнозировать дату вступления первого токамака в строй до сих пор никто не берется. Кроме того, ученые пытаются приспособить бактерии для выработки водорода из пищевых и промышленных отходов, а еще пытаются имитировать процесс фотосинтеза, разделяющий воду на водород и кислород в растениях. Все эти методы пока еще очень далеки от промышленной реализации.
Американские ученые, похоже, научились получать водород в больших количествах при реакции алюминия с водой.
Разработчики из Университета Пердью создали новый сплав металлов, обогащенный алюминием, который может быть весьма эффективен в процессе выработки водорода. Использование этого сплава, кроме прочего, экономически оправдано, и такой метод может уже в скором времени составить конкуренцию современным видам топлива, используемым в транспортной и энергетической индустрии.
Как говорит Джерри Вудолл, профессор университета и инициатор работ, его инновация может найти применение во всех сферах — как в мобильных устройствах для выработки энергии, так и в больших промышленных установках.
Новый сплав на 95% состоит из алюминия, а на оставшиеся 5% — из сложного сплава галлия, индия и олова. Хотя галлий и является очень редким и дорогим элементом, его количества в сплаве настолько малы, что стоимость сплава, и особенно стоимость его эксплуатации, может быть коммерчески выгодной.
При внесении этого сплава в воду алюминий вступает в реакцию окисления, в результате которой выделяется водород и тепловая энергия, а алюминий переходит в форму оксида.
2Al + 3H2O —> 3H2 + Al2O3 + Q
Из школьного курса химии каждому должно быть известно, что алюминий — чрезвычайно активный металл и легко вступает в реакцию с водой, высвобождая водород в ходе собственного окисления. Однако использование алюминия в быту, и особенно в качестве посуды для приготовления пищи, абсолютно безопасно, так как на поверхности алюминия всегда есть тончайшая, но очень прочная и инертная оксидная пленка Al2O3, из-за которой заставить алюминий вступить в реакцию с водой не так уж и легко.
Сплав индия, галлия и олова является критическим компонентом для технологии Вудолла: он препятствует образованию этой оксидной пленки и позволяет алюминию количественно вступить в реакцию с водой.
Кроме водорода ценным продуктом реакции является и тепловая энергия, которая также может быть использована. Оксид алюминия и более инертный сплав галлия, индия и олова может быть впоследствии восстановлен в ходе известного промышленного процесса, таким образом, замкнутый цикл может снизить стоимость выработки энергии, в пересчете на отечественные деньги, до менее чем 2 рублей за киловатт-час.
Заслуга химиков-технологов в том, что они не только смогли проделать титаническую работу по подбору химического состава алюминиевого сплава, но и научились контролировать его микроструктуру, которая и является ключом к функционализации материала.
Дело в том, что смесь металлов при затвердевании не формирует однородного твердого раствора из-за различий в строении кристаллических решеток металлов, кроме того, формирующийся сплав имеет довольно низкую температуру плавления. В результате конечный сплав формируется при остывании из расплава в виде смеси двух независимых фаз — алюминия и сплава галлия, индия и олова, вкрапленных в толщу материала в виде микроскопических кристаллитов.
Именно такая двухфазная композиция и определяет способность алюминия в данном сплаве вступать в реакцию с водой при нормальных условиях, а потому является критичной для всей технологии.
Кроме того, как оказалось, данный материал может быть получен в двух разных формах в зависимости от способа охлаждения расплавленной смеси металлов. Судя по всему, при быстром охлаждении (закалке) кристаллическая структура раствора не успевает перестроиться, в результате чего образец на выходе получается практически однофазным. Сплав Вудолла в такой форме не вступает в реакцию с водой до тех пор, пока не будет смочен расплавленной смесью галлия, индия и олова.
Однако обнаружив способность такого смоченного материала вступать в реакцию с водой при нормальных условиях, ученые изрядно воодушевились и спустя некоторое время обнаружили способность расплава, обогащенного алюминием, кристаллизоваться при медленном охлаждении в двухфазной форме. Такой материал способен вступать в реакцию с водой уже без участия жидкого сплава галлия, индия и олова. Как полагают ученые, определяющим фактором в препятствии для образования пленки оксида на поверхности материала является микроструктура материалов на поверхности раздела между двумя фазами, образующими материал.
В данный момент ученые озабочены технологической задачей брикетирования своего сплава для повышения удобства его использования. Так, брусочек алюминиевого сплава может быть помещен в реактор, размеры которого определяются необходимым количеством водорода, и выдать ровно столько водорода, сколько нужно в том месте и в то время, когда это необходимо. Такая технология, будучи доведенной до логического конца, снимет еще две насущные проблемы водородной энергетики (помимо собственно получения водорода из воды), а именно, хранение водорода и его транспортировку.
Сплав индия, галлия и олова является инертным компонентом и не участвует в реакции, так что после окончания реакции может быть использован заново практически без потерь.
Оксид алюминия также является очень удобной субстанцией для проведения его электрохимического восстановления в соответствии с процессом Холла-Эру, повсеместно используемого в алюминиевой промышленности в настоящее время:
2Al2O3 + 3С = 4Al + 3CO2
По словам учёных, восстановление алюминия из оксида, получающегося при производстве водорода, даже дешевле, чем его стандартное производство из бокситов, хотя полный цикл из алюминия в алюминий, разумеется, затратен — вечный двигатель учёные создавать не собирались.
В принципе, для внедрения технологии Вудолла, пока еще не описанной в научных публикациях, не требуется новых инноваций — необходимо лишь наладить инфраструктуру доставки сплава к конечному потребителю и организовать процесс его восстановления с использованием хорошо освоенных промышленностью методов получения металлического алюминия.
Алюминий является самым распространенным металлом на Земле. Кроме того, побочным продуктом разработки бокситных руд — минералов, содержащих алюминий, является как раз галлий — самый ценный компонент сплава Вудолла.
Сам ученый, награжденный в прошлом высшей наградой в области технологии в США, отмечает наряду с проблемами чисто экономического характера и необходимость проведения дополнительных экспериментов по влиянию состава и в особенности микроструктуры на поверхности раздела фаз в новом материале на его свойства. Такие работы вполне могут позволить в будущем перейти к использованию более дешевых и доступных металлов, чем галлий.
Источник
гидрореагирующая композиция для получения водорода и способ ее приготовления
| Классы МПК: | C01B3/08 с металлами | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Автор(ы): | Пармузина Анастасия Владимировна (RU) , Кравченко Олег Владимирович (RU) , Булычев Борис Михайлович (RU) , Школьников Евгений Иосифович (RU) , Бурлакова Ангелина Георгиевна (RU) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Патентообладатель(и): | Учреждение Российской академии наук Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН) (RU) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Приоритеты: |
| индий | 10-40 |
| олово | 1-40 |
| цинк | 1-20 |
| галлий | остальное, |
причем алюминий и активирующий сплав входят в состав композиции при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| активирующий сплав | 1-10 |
| алюминий | остальное |
2. Способ приготовления гидрореагирующей композиции для получения водорода на основе алюминия и активирующих компонентов, отличающийся тем, что предварительно получают активирующий сплав из группы металлов: галлий, индий, олово и цинк при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| индий | 10-40 |
| олово | 1-40 |
| цинк | 1-20 |
| галлий | остальное, |
затем в инертной атмосфере смешивают полученный сплав с алюминием при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| активирующий сплав | 1-10 |
| алюминий | остальное, |
после чего указанную смесь подвергают механохимической обработке при температуре 20-80°С в течение 1-5 мин преимущественно в планетарной шаровой мельнице.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технологии получения водорода, основанной на химических реакциях твердого и жидкого реагентов, более конкретно к составу и способу приготовления гидрореагирующей композиции для получения водорода. Изобретение может найти применение при создании генераторов водорода (водородных картриджей) для малогабаритных источников питания на топливных элементах, в том числе для источников автономного питания ноутбуков, для устройств зарядки аккумуляторов сотовых телефонов и т.п.
Известен состав гидрореагирующей композиции для получения водорода, включающей алюминий и ртуть, при этом содержание ртути составляет 3-5 мас.% (см. авт. свид. СССР № 945061, опубл. в бюл. № 27, 1982 г.)
Способ приготовления указанной гидрореагирующей композиции включает активацию алюминия ртутью, причем активацию ведут путем заполнения ртутью отверстия, выполненного в центре слитка алюминия, в количествах 3-5 мас.% с последующей термообработкой изделия в вакууме при 600-658°С в течение 1-1,5 ч. Грамм порошка полученного сплава выделяет водород при взаимодействии с водой с максимальной скоростью, равной 1440 мл/(г·мин), при температуре 90°С. Общее количество выделившегося водорода равно 1040 мл с 1 г сплава (см. авт. свид. СССР № 945061).
Недостатками известного состава и способа его получения являются сравнительно сложная, малоэффективная и экологически неприемлемая технология получения гидрореагирующей композиции при активации алюминия ртутью, в том числе связанная с необходимостью утилизации образовавшихся продуктов.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является гидрореагирующая композиция для получения водорода, состоящая из алюминия и активирующих компонентов, взятых в соотношении, мас.%:
| галлий | 1-5 |
| индий | 1-5 |
| олово | 1-5 |
| алюминий | остальное |
(см. авт. свид. СССР № 535364, опубл. в бюл. № 42, 1976 г. — прототип).
Способ приготовления указанной гидрореагирующей композиции для получения водорода на основе алюминия и активирующих компонентов, включает получение сплава, содержащего алюминий, галлий, индий и олово при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| галлий | 1-5 |
| индий | 1-5 |
| олово | 1-5 |
| алюминий | остальное |
(см. авт. свид. СССР № 535364 — прототип).
К недостаткам известной гидрореагирующей композиции и способа ее приготовления следует отнести ограничения по скорости выделения водорода при взаимодействии композиции с водой, а также сравнительно высокую температуру процесса получения сплава, содержащего алюминий и активирующие компоненты.
Решаемой задачей изобретения является получение эффективной гидрореагирующей композиции, обладающей повышенной скоростью выделения водорода при взаимодействии активированного алюминия с водой при полном окислении металла. Дополнительной к указанной является задача получения сравнительно недорогого материала, устойчивого к условиям длительного хранения.
Указанная задача решается тем, что гидрореагирующая композиция для получения водорода, содержащая алюминий и активирующие компоненты, согласно изобретению включает активирующий сплав из группы металлов: галлий, индий, олово и цинк при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| индий | 10-40 |
| олово | 1-40 |
| цинк | 1-20 |
| галлий | остальное, |
причем алюминий и активирующий сплав входят в состав композиции при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| активирующий сплав | 1-10 |
| алюминий | остальное |
Предложенная гидрореагирующая композиция обеспечивает скорость выделению водорода до 2,5 л/(г·мин) при выходе, в пересчете на металлический алюминий, более 98%.
Дополнительной к решаемой задаче изобретения является разработка способа приготовления эффективной многокомпонентной гидрореагирующей композиции, оптимизированной по температуре процесса, составу активирующего сплава, а также по скорости и полноте выделения водорода при реакции активированного алюминия с водой.
Указанная задача решается тем, что в способе приготовления гидрореагирующей композиции для получения водорода на основе алюминия и активирующих компонентов, согласно изобретению предварительно получают активирующий сплав из группы металлов: галлий, индий, олово и цинк при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| индий | 10-40 |
| олово | 1-40 |
| цинк | 1-20 |
| галлий | остальное, |
затем в инертной атмосфере смешивают полученный сплав с алюминием при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| активирующий сплав | 1-10 |
| алюминий | остальное, |
после чего указанную смесь подвергают механохимической обработке при температуре 20-80°С в течение 1-5 мин, преимущественно, в планетарной шаровой мельнице.
Такое выполнение изобретения позволяет получить многокомпонентную гидрореагирующую композицию с высокой реакционной способностью по отношению к воде и практически полным выходом по водороду. Одновременно снижаются температура процесса механохимической обработки и стоимость указанной композиции, повышается ее устойчивость к условиям длительного хранения.
Особенностью изобретения является включение в состав активирующего сплава гидрореагирующей композиции цинка в указанных соотношениях с активирующими компонентами. При этом в качестве активирующего сплава могут использоваться трех- или четырехкомпонентные сплавы: галлий — индий — олово, галлий — индий — цинк, галлий — индий — олово — цинк. Активацию алюминия проводят при его смешивании в инертной атмосфере с полученным активирующим сплавом и последующей механохимической обработкой композиции при температуре 20-80°С в течение 1-5 мин.
Механохимическая обработка предварительно полученной порошкообразной композиции наиболее эффективно осуществляется при ее помоле в нейтральной среде при указанной температуре, например, с помощью планетарной шаровой мельницы типа АГО-2У. Использование планетарной шаровой мельницы или иного подобного устройства позволяет увеличить удельную поверхность и активность алюминия в процессе размола, при этом существенно повышается реакционная способность алюминия по отношению к воде.
Для решения поставленной задачи помол порошкообразной композиции осуществляют за время 1-5 мин при нагреве состава до температуры в диапазоне 20-80°С. Указанные временной и температурный режимы процесса определены опытным путем и являются оптимальными для гидрореагирующей композиции данного состава. Время помола не должно быть менее 1 мин, так как при этом нет равномерности помола. Увеличение указанного времени свыше 5 мин нецелесообразно из-за возможной агломерации частиц порошка. Снижение температуры помола композиции менее 20°С приводит к снижению диффузии компонентов жидкометаллической фазы в объем зерен алюминия и агломерации частиц порошкообразной композиции. Измельчать порошок при температуре более 80°С нецелесообразно, т.к. скорость выделения водорода при этом практически не меняется.
Выбор каждого из указанных компонентов активирующего сплава для приготовления гидрореагирующей композиции связан с такими факторами, как доступность, стоимость, время и скорость выделения водорода и др. В частности, опытным путем было установлено, что использование в указанных условиях цинка способствует увеличению скорости выделения водорода. Кроме того, четырехкомпонентный сплав галлий — индий — олово — цинк, при изготовлении единицы массы гидрореагирующей композиции оказывается дешевле, чем трех- и двухкомпонентные сплавы.
Выбор соотношения между алюминием и активирующим сплавом обусловлен тем, что использование активирующего сплава в количестве менее 1 мас.% недостаточно для активации всего алюминия, что вызывает снижение скорости и полноты выделения водорода. Увеличение количества активирующего сплава более 10 мас.% является избыточным и нецелесообразно по причине его недоиспользования, а также неоправданного увеличения стоимости.
Экспериментально были установлены сравнительно большие интервалы содержания каждого из указанных компонентов активирующего сплава, что позволяет в достаточно широких пределах менять его состав и свойства гидрореагирующей композиции.
Например, при приготовлении эффективной гидрореагирующей композиции с указанными характеристиками, можно использовать четырехкомпонентный сплав с указанными компонентами при следующем соотношении, мас.%: для первого сплава индий — 10, олово — 10, цинк — 10, галлий 70; для второго сплава индий — 30, олово — 10, цинк — 5, галлий 55; для третьего сплава индий — 38, олово — 1, цинк — 1, галлий — 60; для четвертого сплава индий — 20, олово — 40, цинк — 20, галиий — 20 и т.д.
Ниже приведены примеры реализации активирующих сплавов и способа приготовления гидрореагирующей композиции для получения водорода, основанные на результатах экспериментальных исследований.
Пример 1. Отвешивают 5 г гранулированного алюминия марки ЧДА, затем готовят четырехкомпонентный активирующий сплав путем сплавления галлия с индием, оловом и цинком, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| индий | 15 |
| олово | 30 |
| цинк | 20 |
| галлий | остальное. |
Полученный сплав в количестве 10 мас.% добавляют к гранулам алюминия и перемешивают смесь в атмосфере азота до получения порошкообразной композиции, которую помещают в барабаны планетарной шаровой мельницы АГО-2У также в атмосфере азота. Предварительно прогревают рабочий объем мельницы до температуры 50°С. Затем в течение 1 мин подвергают порошкообразную композицию механохимической обработке при температуре 50°С. При этом образуется порошкообразная композиция с размером частиц 50-80 мкм.
Полученный активированный алюминий в количестве 1 г помещают в реактор с постоянным количеством воды (50 мл). Реактор имеет устройство для отвода газообразного водорода. Количество выделяющегося водорода измеряется объемным методом. Максимальная скорость выделения водорода в данном примере составляет 2300 мл/г·мин при температуре 25°С. Общее количество выделившегося водорода составляет 1225 мл, выход в пересчете на металлический алюминий 98,5%.
Пример 2. Отвешивают 7 г гранулированного алюминия, затем готовят четырехкомпонентный активирующий сплав галлия с индием, оловом и цинком, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| индий | 20 |
| олово | 20 |
| цинк | 15 |
| галлий | остальное |
Полученный сплав в количестве 8 мас.% смешивают с гранулами алюминия до получения порошкообразной композиции, которую, как и в примере 1, измельчают в планетарной шаровой мельнице при температуре 70°С за время 3 мин.
Полученный порошок активированного алюминия в количестве 1 г помещают в реактор с водой (50 мл). Максимальная скорость выделения водорода в данном примере составляет 2500 мл/(г·мин) при температуре 25°С. Общее количество выделившегося водорода составляет 1220 мл, выход в пересчете на металлический алюминий 98%. Образцы композиции готовили и испытывали аналогично описанному в примере 1.
Пример 3. Отвешивают 10 г гранулированного алюминия, затем готовят четырехкомпонентный активирующий сплав галлия с индием, оловом и цинком, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| индий | 25 |
| олово | 5 |
| цинк | 5 |
| галлий | остальное |
Полученный сплав в количестве 5 мас.% смешивают с гранулами алюминия до получения порошкообразной композиции, которую, как в примере 1, измельчают в планетарной шаровой мельнице при температуре 30°С за время 5 мин. 1 г полученного порошка помещают в реактор с водой (50 мл). Максимальная скорость выделения водорода в данном примере составляет 1450 мл/(г·мин) при температуре 25°С. Общее количество выделившегося водорода составляет 1220 мл (выход 98%). Образцы композиции готовили и испытывали аналогично описанному в примере 1.
Пример 4. Отвешивают 6 г гранулированного алюминия, готовят трехкомпонентный активирующий сплав галлия с индием и оловом, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| индий | 20 |
| олово | 40 |
| галлий | остальное |
Полученный сплав в количестве 7 мас.% смешивают с гранулами алюминия до получения порошкообразной композиции, которую, как в примере 1, измельчают в планетарной шаровой мельнице при температуре 20°С за время 3 мин. 1 г полученного порошка помещают в реактор с водой (50 мл). Максимальная скорость выделения водорода в данном примере составляет 1800 мл/(г·мин) при температуре 25°С. Общее количество выделившегося водорода составляет 1230 мл (выход 98,9%). Образцы композиции готовили и испытывали аналогично описанному в примере 1.
Пример 5. Отвешивают 9 г гранулированного алюминия, готовят трехкомпонентный активирующий сплав галлия с индием и цинком, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| индий | 25 |
| цинк | 5 |
| галлий | остальное. |
Полученный сплав в количестве 4 мас.% смешивают с гранулами алюминия до получения порошкообразной композиции, которую, как в примере 1, измельчают в планетарной шаровой мельнице при температуре 80°С за время 2 мин. 1 г полученного порошка помещают в реактор с водой (50 мл). Максимальная скорость выделения водорода в данном примере составляет 1300 мл/(г·мин) при температуре 25°С. Общее количество выделившегося водорода составляет 1225 мл (выход 98,5%). Образцы композиции готовили и испытывали аналогично описанному в примере 1.
Пример 6. Отвешивают 5 г гранулированного алюминия, готовят двухкомпонентный активирующий сплав галлия с индием, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| индий | 40 |
| галлий | остальное |
Полученный сплав в количестве 1 мас.% смешивают с гранулами алюминия до получения порошкообразной композиции, которую, как в примере 1, измельчают в планетарной шаровой мельнице при температуре 60°С за время 5 мин. 1 г полученного порошка помещают в реактор с водой (50 мл). Максимальная скорость выделения водорода в данном примере составляет 1100 мл/(г·мин) при температуре 25°С. Общее количество выделившегося водорода составляет 1200 мл (выход 96,5%). Образцы композиции готовили и испытывали аналогично описанному в примере 1.
Экспериментальные данные показывают, что в зависимости от состава активирующего сплава, наблюдаемые скорости выделения водорода изменяются в диапазоне 1100-2500 мл/(г·мин), тогда как максимальная скорость выделения водорода в прототипе составляет 3500 л/(м 2 ·мин) или, в пересчете на принятые единицы, не более 1000 мл/(г·мин).
Использование предложенного состава гидрореагирующей композиции позволяет снизить стоимость применяемого активирующего сплава, в том числе из-за введения в его состав цинка, и тем самым уменьшить в композиции содержание наиболее дорогостоящих компонентов — галлия и индия. В свою очередь, применение в способе приготовления данной композиции механохимической обработки в шаровой планетарной мельнице позволяет увеличить скорость выделения водорода и его количество.
Проведенные экспериментальные исследования подтверждают решение поставленной задачи по созданию эффективной гидрореагирующей композиции для получения водорода и способа ее приготовления. По результатам исследований был разработан генератор водорода для автономного источника питания на топливных элементах, в частности для устройств зарядки аккумуляторов сотовых телефонов и ноутбуков. Испытания генератора водорода с использованием заявленной гидрореагирующей композиции также подтвердили основные технические данные и эффективность предложенных технических решений.
Источник
