Procedeu pentru producerea hidrogenului

Stat Instituție de învățământ superior de Educație Profesională Obninsk Universitatea Tehnică de Stat pentru Energia nucleară (OIATE) (RU)

Prezenta invenție se referă la domeniul energiei hidrogenului. Hidrogenul se obține prin tratarea magneziu și / sau aluminiu sau din aliaj de magneziu cu magneziu la aluminiu de 40% metasilicat de sodiu apos sau soluție apoasă de sulfat de aluminiu, sau o soluție apoasă de sulfat de cupru. Invenția reduce consumul de energie și intensificarea procesului.

In prezent, cea mai mare parte hidrogenul produs în scară industrială este obținută din combustibili fosili - metan, cărbune, lemn, etc. Procesul principal este un reformator metan cu abur. În reacția combustibilului cu vapori de apă sau aer syngaz este produsă - un amestec de monoxid de carbon și hidrogen, care este apoi hidrogenul este eliberat. Cu toate acestea, procesele de restricții de mediu pentru producerea hidrogenului din combustibili fosili stimulează căutarea și dezvoltarea proceselor de producere a hidrogenului din apă.

Pentru producerea hidrogenului din electroliza apei, acordă o mare atenție la procesele de termoliza, radiolizei, hidroliză, piroliză, [1]. Pentru a îmbunătăți eficiența descompunerii apei în hidrogen, se propune utilizarea diferitelor procese catalitice, în special cu utilizarea catalizatorilor pe bază de metale din grupa platinei [1, 2]. Posibilitățile de a folosind o varietate de reacții chimice pentru a produce hidrogen, de exemplu, prin interacțiunea dintre aluminiu cu soluție de hidroxid de sodiu [3]. Conform brevetului [4], hidrogen în sistem apa de aluminiu-oxigen a fost preparat într-un reactor sub presiune prin alimentarea continuă a suspensiei de pulbere de aluminiu în apă la o temperatură de 220-900 # x000B0 C și o presiune de 20-40 MPa; abur și gaz din reactor este alimentat la condensator, acesta este scos din hidroxidul de hidrogen și aluminiu sau oxid de aluminiu - pentru suspensie decantor. Pe complexitatea tehnică producerea hidrogenului din apa de termoliză este ilustrata prin brevetul [5]. Apa este încălzită la temperatura de descompunere pentru a produce un amestec de reacție de apă disociate care conține oxigen gazos și hidrogen. Apoi, amestecul de reacție format un turbion care expune amestecul de reacție a forțelor centrifuge dirijate de-a lungul axei spațiului interior al unui reactor tubular vortex, astfel încât spațiul interior al reactorului se realizează o stratificare radială a hidrogenului gazos și oxigen. Din acest amestec de reacție, extracția de hidrogen gazos, are loc în locații îndepărtate de-a lungul axei longitudinale a spațiului interior al reactorului tubular vortex.

Examinarea acestora și a altor brevete arată că metodele propuse de descompunere a apei în vysokoenergozatratnymi hidrogen sunt complexe punct de vedere tehnic, costisitoare, ineficiente și nu promițătoare pentru aplicații practice [1-5].

Cel mai aproape în esență tehnică metoda revendicată este o metodă pentru producerea hidrogenului hidrolitică curgere rezultat al reacției de aluminiu cu soluție de hidroxid de sodiu așa cum este descris în [3].

Totuși, această metodă are mai multe dezavantaje: controlul procesului este necesar să se răcească amestecul de reacție la 100 # x000B0 C, încasările de generare de hidrogen într-un interval îngust (20-22%), valorile optime ale soluției de aluminat.

Obiectul invenției este acela de a reduce consumul de energie și intensificarea procesului de producere a hidrogenului.

Obiectul menționat este realizat printr-o metodă de obținere a hidrogenului, în care magneziu și / sau aluminiu sau din aliaj de magneziu cu magneziu la aluminiu este tratat cu 40% metasilicat de sodiu apos sau soluție apoasă de sulfat de aluminiu, sau o soluție apoasă de sulfat de cupru.

Formarea și evoluția gazului de hidrogen în timpul procesului de producere a hidrogenului are loc spontan, la temperatura camerei. Când temperatura este ridicată la 100 # x000B0; Deoarece rata de generare de hidrogen este crescută cu aproximativ 10 de ori. Procesul de generare de hidrogen are loc în aceste compoziții pentru o lungă perioadă de timp. De exemplu, în compoziția compoziția de magneziu (36%), aluminiu (9%), sticlă de siliciu lichid de sodiu (55%) la 45 # X000B0; evoluție C hidrogen durează mai mult de 30 de zile la o viteză constantă.

Această metodă produce gaz de hidrogen, ca urmare a expansiunii volumetrice de apă cu puțină sau fără emisie de produse toxice. Pentru a pune în aplicare metoda utilizează metalic disponibile și necostisitoare și reactivi anorganici, produse comercial în cantități mari.

Lipsa costurilor de energie în producția de hidrogen la temperatura camerei și cu un consum mic de energie, la temperaturi ridicate indică perspectivele aplicării practice a metodei propuse pentru producerea hidrogenului prin descompunerea chimică a apei. De exemplu, producerea hidrogenului prin această metodă pot fi utilizate sisteme de apa caldura cedata centralelor termice și nucleare.

Compozițiile sunt chimic reactivi în condiții de siguranță pentru utilizarea lor pot fi depozitate pentru perioade lungi de timp (luni, ani), fără a afecta proprietățile inițiale.

Pentru procesul tehnologic de obținere a hidrogenului gazos folosind formulările sugerate ale compozițiilor nu necesită utilizarea unor materiale scumpe și aparate complicate.

Următoarele sunt exemple ale metodei pentru producerea hidrogenului.

Exemplul 1 La porțiune de testat care conține magneziu și aliaj de magneziu cu aluminiu în proporție de 50%: 50%, masa de 17 g se adaugă în porțiuni la un pahar de sodiu lichid de picături, care este o soluție apoasă 40% sare de metasilicat de sodiu din acid silicic 17 g greutate. compoziţia este preparată prin amestecarea și shtykovaniem amestec timp de 10-15 minute, până la o distribuție uniformă a componentelor metalice din sticlă de apă. Estimările pentru o distribuție uniformă a componentelor a fost realizată vizual pentru a obține consistența dorită a compoziției. Compoziția preparată a fost plasată într-un balon de sticlă de 250 ml, care printr-o conductă de gaz și un sigiliu de apă a fost unit cu un cilindru de sticlă măsurat. Din compoziția de gaz este eliberată la o rată # X002DC; 1 ml / min timp de mai mult de 10 zile. Gazul separat a fost identificat ca fiind hidrogen (combustie în natură).

Exemplul 2 Pentru autostopul metalic care conține magneziu și aliaje de magneziu cu aluminiu în proporție de 50%. 50%, s-a adăugat masa de 17 g, în porțiuni, la un pahar de sodiu lichid cu picături de masă 17 g Prepararea componentelor formulării de evaluare uniformitate a fost realizată în conformitate cu exemplul 1. Sticlă balon de 250 ml cu proba incubat la 45 # x000B0; C. La această temperatură rata de evoluție a hidrogenului este # X002DC; 2,5 ml / min.

Exemplul 3. La un cârlig metalic care conține magneziu (36%) și aluminiu (9%), sticlă de siliciu lichid a fost adăugat sodiu (55%). 50 Greutatea probei Un alt experiment a fost efectuat așa cum este descris în Exemplul 2. Izolarea continuă de hidrogen la 45 # x000B0 C timp de mai mult de 30 de zile, la o viteză constantă (# x002DC; 40 ml / zi).

Exemplul 4 La cârligului metalic cuprinzând magneziu și aliaje de magneziu cu aluminiu în proporție de 50%: 50%, masa de 17 g se adaugă compoziția de sticlă de sodiu lichid conform exemplului 1, 32 g greutate Prepararea componentelor formulării evaluare uniformitatea distribuției a fost realizată așa cum este descris în. exemplul 1, și apoi într-un balon de sticlă de 250 ml cu proba este incubată la 90 # x000B0; C. Rata inițială de evoluție a hidrogenului a fost de 60 ml / min, atunci rata se reduce la 10 ml / min. De ori mai puțin de 40 minute, viteza de eliberare este de 1,5 ml / min și a rămas constantă pentru o lungă perioadă de timp.

Exemplul 5. Unei aluminiu Cupla cântărind 7 g se adaugă 14 g de soluție apoasă 40% dintr-o sticlă de siliciu de sodiu lichid (metasilicat de sodiu). La temperatura camerei, pentru prima 60 min a ratei de evoluție a hidrogenului a fost -1.5 ml / min, atunci viteza este redusă la 0,3 ml / min. Evoluția de hidrogen are loc în termen de două zile.

Exemplul 6. Prin rigging metalic conținând magneziu și aliaje de magneziu cu aluminiu în proporție de 50%: 50% în greutate, se adaugă 3 g de sulfat de cupru cântărit 3 g și 20 ml de apă (distilat). Un alt experiment a fost efectuat așa cum este descris în Exemplul 1. La temperatura camerei viteza inițială de evoluție a hidrogenului este - 20 ml / min. Apoi, rata de generare de hidrogen se reduce la -10 ml / min și se menține constantă timp de 24 de ore.

Exemplul 7. La o porție cântărită de magneziu se adaugă 3 g de sulfat de cupru cântărit 3 g și 40 ml de apă (distilat). Un alt experiment a fost efectuat așa cum este descris în Exemplul 1. La temperatura camerei viteza inițială de evoluție a hidrogenului a fost de 20 ml / min, timp viteza scade treptat și în timpul următoarelor 120 de minute au scăzut la # X002DC; 2,5 ml / min.

Exemplul 8. La o porțiune cântărită din metalul care conține magneziu și aliaje de magneziu cu aluminiu în proporție de 50%: 50%, se adaugă 3 g de sulfat de aluminiu o probă de 3 g și 20 ml de apă (distilat). Un alt experiment a fost efectuat așa cum este descris în Exemplul 1. La temperatura ambiantă, pentru primele 10 minute a ratei de evoluție a hidrogenului este # X002DC; 20 ml / min. Pe parcursul următoarelor 120 de minute au rata de hidrogen scade la # X002DC; 2,5 ml / min.

Exemplul 9. La o porție cântărită de magneziu se adaugă 3 g de sulfat de aluminiu cântărită 3 g și 20 ml de apă (distilat). Un alt experiment a fost efectuat așa cum este descris în Exemplul 1. La temperatura ambiantă, pentru primele 10 minute a ratei de evoluție a hidrogenului este # X002DC; 30 ml / min. Pe parcursul următoarelor 60 de minute rata hidrogenului scade la # X002DC; 4 ml / min.

4. PatentRumyniya№2223221.

Procedeu de obținere a hidrogenului, caracterizată prin aceea că, magneziu și / sau aluminiu sau din aliaj de magneziu cu magneziu la aluminiu este tratat cu 40% metasilicat de sodiu apos sau aluminiu apoasă de acid sulfuric, sau o soluție apoasă de sulfat de cupru.