Спосіб отримання композитних воденьакумулюючих матеріалів на основі магнію

Реферат: Спосіб отримання композитних воденьакумулюючих матеріалів на основі магнію з покращеною кінетикою та температурою сорбції/десорбції водню полягає у тому, що як добавки використовують відносно дешеві кисеньстабілізовані гідридотвірні інтерметалічні сполуки на основі титану та цирконію в кількостях від 5 до 25 ваг. %. UA 94810 U (12) UA 94810 U UA 94810 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способу виробництва матеріалів для зберігання водню, а саме виготовлення композитних матеріалів на основі легких елементів або сполук на їх основі, та може бути використана для отримання матеріалів для ефективного зберігання та транспортування водню. Зокрема, спосіб стосується: виготовлення композитів на основі магнію з додаванням інтерметалічних сполук для покращення кінетики поглинання та виділення водню з одночасним пониженням температури даних процесів. Найближчим аналогом (прототипом) виготовлення композитів на основі магнію є спосіб [1], в основу якого покладено виготовлення нанокристалічних порошків на основі магнію за допомогою реактивного помелу з додавання каталітичних домішок з загальною формулою (M1-хAx)Dy, де х=0-0,3; у=0-0,15, М-Mg, Be або їх суміш; А - елемент вибраний з групи Li, Са, Ті, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Y, Zr, Nb, Mo, In, Sn, O, Si, В, С та F; D - один з металів ряду Fe, Co, Ni, Flu, Rh, Pd, Ir, Pt (переважно Pd). Недоліком даного способу є порівняно висока температура десорбції водню (~330 °C), низька кінетика процесу та неповне перетворення магнію в його гідрид. Крім того, недоліком даного способу є висока вартість легуючих компонентів, зокрема благородних металів (Ru, Rh, Pd, Ir, Рt). Внаслідок цього, використання магнію та матеріалів на його основі для компактного зберігання (транспортування) водню стає менш ефективним. В основу корисної моделі поставлено задачу знизити температуру десорбції водню, досягти повного перетворення магнію в його гідрид та здешевити воденьакумулюючі матеріали на основі магнію шляхом високоенергетичного помелу магнію у водні з каталітичними добавками. Поставлена задача вирішується тим, що як добавки використовують відносно дешеві кисеньстабілізовані гідридотвірні інтерметалічні сполуки на основі титану та цирконію в кількостях від 5 до 25 ваг. %. Перелік креслень: фіг. 1 - дифрактограма гідридного композиту Mg-10 мас. %; Zr3V3O0,6; експериментальний (+), розрахований (лінія) і різницевий (лінія знизу) рентгенівський профіль; бреггівскі піки встановлених гідридних фаз показані (знизу вгору): -MgH2, -MgH2 і Zr3V3О0,6H~10; фіг. 2 - дифрактограма гідридного композиту Mg-10 мас. %; Ti4Fe2O0,25; експериментальний (+), розрахований (лінія) і різницевий (лінія знизу) рентгенівський профіль; бреггівскі піки встановлених гідридних фаз показані (знизу вгору): -MgH2, -MgH2 і Ti4Fe2O0.25H~5; фіг. 3 - крива механохімічного гідрування композиту Mg-10 мас. %; Zr3V3O0,6; фіг. 4 - спектр вакуумної термодесорбції з Mg-10 мас. %; Zr3V3O0,6 гідридного композиту; фіг. 5 - крива механохімічного гідрування композиту Mg-10 мас. %; Ti4Fe2О0,25; фіг. 6 - спектр вакуумної термодесорбції з Mg-10 мас. %; Ti4Fe2О0,25 гідридного композиту. Спосіб здійснюють наступним чином. Вихідними компонентами для приготування гідридних нанокомпозитів були порошок магнію (Fluka, 99+%) з розміром частинок 0,1-0,3 мм та компактні сплави А4В2ОХ та А3В3ОХ, де А -Ті, Zr; В - V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, або їх суміш; х=0,2-0,6. Сплави готували методом електродугової плавки в атмосфері очищеного аргону з компактних металів високої чистоти (>99,9 %) та спресованого порошку оксиду ТіО2 або ZrО2. Сплавлені зразки відпалювали у вакуумі при 980 °C протягом 120 год. Гідридні композити на основі магнію готували методом реактивного кульового помелу у середовищі водню (2-3 МПа) на планетарному млині FritschPulverisette-6. Співвідношення маси мелючих тіл ( 120 г) і маси зразка становило 80:1. Помел проводили при швидкості обертання диска млина 500 об./хв. Рентгенівським фазовим аналізом гідридного Mg-10 ваг. % Zr3V3O0,6 виявлено: -MgH2, -MgН2 і Zr3V3О0,6Н~10 (фіг. 1). Гідридний композит у випадку з додаванням Ti4Fe2О0,25 складається з і гідридів магнію та Ті4Fе2О0,25Н5 гідриду (фіг. 2). Аналіз кривих механохімічного гідрування показав значне покращення кінетики гідрування в порівнянні з чистим магнієм, що свідчить про каталітичний вплив кисеньстабілізованих інтерметалічних сполук. Десорбцію водню вивчали методом термодесорбційної спектроскопії (ТДС). Встановлено зниження температури десорбції водню приблизно на 150 °C, що свідчить про значний каталітичний вплив -фази на розклад гідриду магнію. Приклад 1. Гідридний композит Mg-10 ваг. % Zr3V3O0,6 готували методом реактивного кульового помелу магнієвого порошку та Zr3V3O0,6 у середовищі водню за тиску 2 МПа у планетарному млині Fritsch Pulverisette-6. Співвідношення мелючих тіл до маси зразка становило 80:1, швидкість обертання камери млина 500 об./хв. Крива механохімічного гідрування показана на фіг. 3. Спектр ТДС для даного композиту показаний на фіг. 4. Пік виділення водню спостерігається при ~240 °C, що є нижчим на 150 °C в порівнянні зі звичайним гідридом магнію. 1 UA 94810 U 5 Приклад 2. Гідридний композит Mg-10 ваг. % Ti4Fe2О0,25 готували методом реактивного кульового помелу магнієвого порошку та Ti 4Fe2О0,25 у середовищі водню за тиску 2 МПа у планетарному млині Fritsch Pulverisette-6. Співвідношення мелючих тіл і маси зразка становило 80:1, швидкість обертання камери млина 500 об./хв. Крива механохімічного гідрування показана на фіг. 5. Спектр ТДС для даного композиту показаний на фіг. 6. Температура піку розкладання гідридного нанокомпозиту Mg-10 ваг. % Ti4Fe2O0,25 ( -фази) є більш ніж на 150 °C нижчою в порівнянні зі звичайним гідридом магнію. Джерело інформації: 1. WO 1996023906 А1. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб отримання композитних воденьакумулюючих матеріалів на основі магнію з покращеною кінетикою та температурою сорбції/десорбції водню, який відрізняється тим, що як добавки використовують відносно дешеві кисеньстабілізовані гідридотвірні інтерметалічні сполуки на основі титану та цирконію в кількостях від 5 до 25 ваг. %. 2 UA 94810 U 3 UA 94810 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4