Спосіб активації воднесорбційного сплаву

Спосіб активації воднесорбційного сплаву, який включає попередню обробку та баротермічну активацію, який відрізняється тим, що обробку проводять в проточній воді шляхом впливу на воднесорбційний сплав імпульсів струму з параметрами: Винахід відноситься до області водневої енергетики та може використовуватися для активації сплавів, під час розробки акумуляторів водню високої чистоти, які можуть знайти застосування в екологічно чистих енергетичних пристроях. Відомим є спосіб активації сплавів, котрі використовують як сорбент водню, що полягає в циклічній баромермічній обробці гідротвірних речовин у водневому середовищі (пат. США №3508414 кл.64-48). Недоліком цього способу є необхідність проведення більшого числа циклів гідруваннядегідрування, як правило, 10-15, тривалість періоду активації при цьому сягає кількох діб, що при створенні діючих зразків енерготехнологічних установок потребує десятки та сотні кілограмів гідридотвірних речовин та великий відсоток часу для пуску та наладки установки. Цей недолік у меншій мірі позначається на активації водневосорбційного сплаву, в якому попередню підготовку проводять шляхом легування різними інгредієнтами, базового сплаву (див. наприклад, А.С. СРСР № 756866, 1980р.), однак активаційний період при обробці сплаву воднем, який подається шд тиском 3 МПа та температурі 300 К, є тривалим і складає від 4 до 9 годин. Найбільш близьким до пропонованого технічного рішення, є спосіб активації водневосорбційного сплаву (див. А.С. СРСР № 1241637 С 1 В 6/24), в якому попередню підготовку проводять при обробці сплаву електролітичним воднем, при цьому електролітом є 25%-й розчин NaOH, а як катод використовується сплав, що активується, при різниці потенціалів 2-2,4 В та щільності струму 0,1-0,3 а/см 2, протягом 30-40 хв. Недоліком за значеного способу активації водневосорбційного сплаву є великі енергетичні витрати на попередню електролітичну обробку перед баротермічною активацією та тривалість періоду активації, який зумовлено присутністю окислів на поверхні активованого сплаву, що активується. Задачею винаходу, що пропонується є розробка способу активації водневосорбційного сплаву, в якому, діючи на сплав імпульсами струму з визначеними параметрами, досягають скорочення часу активації водневосорбційного сплаву, а також зменшення енерговитрат. Задача вирішується за рахунок того що в способі активації водневосорбційного сплаву, який включає до себе попередню обробку та баротермічну активацію, відповідно до винаходу, обробку ведуть у проточній воді шляхом впливу на водневосорбційний сплав імпульсів струму з параметрами амплітуди імпульсів (0,3-0,5)кА, тривалістю (10-30) мкс, шпаруватістю (100-500). Використання проточної води замість електроліту (25 % розчину NaOH), що застосовусться в прототипі, дозволяє з меншими енерговитратами та часом килучити окисну плівку зі сплаву гідридотвірного матеріалу. Вплив на сплав імпульсів струму і даними параметрами призводить до розхитування кристалічної гратки та створення кавітаційних зон, які руйнують поверхню сплаву. Для ілюстрації способу активації водневосорбційного сплаву, що пропонується, на фігурі показано пристрій його реалізації. Спосіб активації водневосорбційного сплаву полягає в такому, реактор 1 наповнюють гранулами 2 гідридотвірного матеріалу, наприклад LaNi5 (19) UA (11) 38171 (13) A - амплітуда (0,3-0,5)кА - тривалість (Ю-ЗО)мкс - шпаруватість (100-500). 38171 чи FeTi, (вибраних тому, що вони є модельними інтерметалідами гідридотвірних сплавів для вивчення характеристик взаємодії з воднем), які насипають на перфоровану сітку 3, що розташована в основі реактора, потім через нього прокачують воду та на електроди 4 подають імпульсний струм. При цьому в об'ємі реактора, між частинками гідридотвірного матеріалу у воді виникає точковий електричний розряд, який приводить до руйнування окисної плівки з утворенням на поверхні продуктів реакції з водою: Me + H 2 O = Me(OH)n + H 2­ Швидкість процесу утворення гідроокису на поверхні визначається енергією імпульсів струму, яка залежить від амплітуди, тривалості та шпаристості імпульсів Час попередньої обробки гідридотвірних матеріалів LaNi5 та FeTi (2 хв. та 15 хв.), відповідно вибирається виходячи з умов отримання максимальної ємності металогідриту по водню за наступної баротермічної активації у газоподібному водні під тиском 2 МПа та температурі 293 К. В цих умовах сплави утримувались 5 - 10 хв., до тих пір, доки не був відмічений розігрів реактора, який свідчить прор завершення процесу адсорбції. Для перевірки способу активації водневосорбційного сплаву був проведений експеримент з попередньою обробкою імпульсами струму. Внаслідок досліджень визначені оптимальні параметри імпульсів струму (амплітуда, тривалість, шпарува тість), які забезпечують і найменші витрати енергії на проведення попередньої обробки сплаву. Експериментально отримані такі діапазони параметрів імпульсів: амплітуда, імпульсів (0,3-0,5)кА тривалість (10 30) мкс шпаруватість (100-500) Час обробки гідридотвірних матеріалів LaNi5 y в цьому режимі складав 2 хв., для FeTi -15 хв. Керувались найменшими втратами основного металу при обробці електроімпульсами струму та найменшими втратами електроенергії. Найменшу втрату металу визначали вибірково по зважуван ню на аналітичних терезах до і після обробки, а також по ємнісних характеристиках матеріалу по водню на експериментальній установці. При амплітудах імпульсів менш 0,3 кА кількість енергії, яка була витрачена на процес, збільшується, процес іде інтенсивніше та основний матеріал втрачається у більшій кількості, що призводить до додаткових матеріальних витрат. Збільшення амплітуди імпульсів струму більш 0,5кА викликає падіння ККД джерела струму за рахунок підвищення теплових витрат. Виходячи з того, що товщина окисної плівки складає частку мікрона, для її зруйнування достатньо підвести енергію у зону розряду протягом указаного інтервалу часу (10-30)мкс. За тривалості імпульсу менш 16 мкс виникає складність формування коротких імпульсів при більших значеннях струму. За тривалості більш 30 мкс зменшуються кавітаційні процеси, що приводить до сповільненого руйнування окисної плівки. Зниження шпаруватості до 100 обмежує швидкість дифузійних процесів розчинення гідроокису металу у воді. Збільшення ж шпаруватості понад 500 знижує продуктивність процесу активації. Приклад реалізації способу: через реактор, який заповнено гранулами гідридотвірного матеріалу типу LaNi5 чи FeTi пропускають воду з швидкістю 45л/хв. При цьому на електроди подають імпульси з параметрами: Au = 0,4 кА; t u = 20 мкс; Тц/t u = 300; Обробку ведуть протягом 2 хв. для гранул LaNi5 та і 15 хв.-для FeTi. Подальшу баротермічну активацію зідійснюють протягом 10 хв., при тиску водню 2 МПа та температурі 293 К. Активаційний період включає: сумарний час від початку попередньої обробки сплаву та. часу від початку баротермічної активації сплаву воднем до підігріву реактору. Таким чином, спосіб активації що пропонується, порівняно з прототипом забезпечує зниження енергетичних витрат на проведення процесу у залежності від типу інтерметаліду у 2,5 для FeTi та у 5 раз для LaNi5 та час активації скорочує у 1,5-2 рази. Фіг. 2 38171 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3