| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2253606
СПЛАВ НА ОСНОВІ АЛЮМІНІЮ ДЛЯ ГЕНЕРУВАННЯ водню,
СПОСІБ ЙОГО ОТРИМАННЯ І газогенератор водню
Ім'я винахідника: Терещук Валерій Сергійович (RU)
Ім'я патентовласника: Терещук Валерій Сергійович (RU)
Адреса для листування: 127434, Москва, Дмитрівське ш., 3, корп.1, кв.133, В.С.Терещуку
Дата початку дії патенту: 2004.02.16
Винахід відноситься до сплаву, способу його отримання і газогенератор для отримання водню. Сплав може бути використаний, наприклад, в двигунах внутрішнього згоряння, що працюють на водневому паливі, або в електромобілях, що використовують електрохімічні генератори на водні, що дає екологічно чистий вихлоп відпрацьованих газів. Сплав на основі алюмінію містить алюміній і зневоднений гідроксид лужного металу у ваговій кількості до 10% або зневоднений гідроксид лужного металу і мідь до 5%, так, щоб в сумі цей сплав містив ці добавки до 10%. Спосіб отримання вищевказаного сплаву полягає в тому, що зневоднений гідроксид лужного металу поміщають на дно тигля, а зверху розміщують алюміній і, при необхідності, мідь, плавку ведуть в індукційній печі в вакуумі при 0,2-0,5 атм або в захисній атмосфері інертного газу. Спочатку розплавляють гідроксид лужного металу і в його розплаві при температурі вище 660 ° С плавлять алюміній і, при необхідності, мідь. Газогенератор водню містить реактор, виконаний у вигляді теплообмінника, в якому пластини або трубки заповнені водою. Винахід дозволяє створити дешевий сплав на основі алюмінію, при використанні якого підвищується газопроізводітельность процесу.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до областей енергетики та екології. За даним винаходу отримують сплав на основі алюмінію, призначений для отримання водню при реакції з водою. При цьому отриманий водень використовують, наприклад, в двигунах внутрішнього згоряння, що працюють на водневому паливі, що дає абсолютно екологічно чистий вихлоп відпрацьованих газів.
Відомий сплав, який містить алюміній, галій, індій, олово, призначений для отримання водню при реакції його з водою (див. Авт. Свід. SU № 535364, опубл. 15.11.1976).
Недоліками даного сплаву є, по-перше, дорожнеча індію і галію (200 тис. Руб. / Кг) і мізерно мале їх вміст в земній корі (стотисячні частки%), тобто припускати промислове виробництво і застосування таких сплавів вельми проблематично. По-друге, безліч подібних сплавів виготовляють шляхом спікання порошків, тому що розчинність багатьох металів в алюмінії при їх сплаві має обмежений характер. Але спікання призводить до того, що при реакції з водою сплав буквально розсипається на очах і далі реакція йде абсолютно неупорядоченно, тобто досить швидко виходить на максимум по газопроізводітельності, а потім йде повільний (десятки хвилин) спад до нуля, тобто здійснити дозовану подачу водню, наприклад, в двигун технічно дуже складно і буде пов'язано із зайвими обсягами і пристроями. До того ж ККД подібного процесу (по газовиділення) в кращому випадку складе 60%.
Відомий газогенератор водню, виконаний у вигляді двох баків, розміщених в багажнику "Москвича-412". У баки засипався активоване алюміній і заливався розчином лугу, після чого починався процес виділення водню (див. Книгу Варшавського І.Л. енергоакумулюючих речовини, з-во "Наукова думка", 1980, с.101-105). Недоліком подібних газогенераторів є сильна залежність від складу води. Так перехід від водопровідної води одного району до водопровідної води іншого району на одному і тому ж зразку індіевих-галієвих сплаву газопроізводітельность змінюється в два рази, а перехід від дистильованої води до водопровідної - в 3,5 рази.
Завданням винаходу є створення дешевого сплаву на основі алюмінію, у якого відсутні всі вищевказані недоліки, пропонується спосіб створення цього сплаву і газогенератор водню на цьому сплаві.
Поставлена задача досягається сплавом на основі алюмінію, способом його отримання і газогенератором водню.
Сплав, призначений для отримання водню, містить алюміній і добавку, що руйнує окисну плівку при взаємодії з водою. Як добавки він містить зневоднений гідроксид лужного металу у ваговій кількості до 10% або зневоднений гідроксид лужного металу і мідь до 5%, так, щоб в сумі цей сплав містив ці добавки до 10%.
Як зневодненого гідроксиду лужного металу сплав містить зневоднений гідроксид натрію, літію або калію.
Спосіб отримання вищевказаного сплаву полягає в тому, що зневоднений гідроксид лужного металу поміщають на дно тигля, а зверху розміщують алюміній і, при необхідності, мідь, плавку ведуть в індукційній печі в вакуумі при 0,2-0,5 атм або в захисній атмосфері інертного газу, спочатку розплавляють гідроксид лужного металу і в його розплаві при температурі вище 660 ° С плавлять алюміній і, при необхідності, мідь. Плавку ведуть при перемішуванні за рахунок індукційних струмів печі.
Газогенератор водню містить реактор. Реактор виконаний у вигляді теплообмінника, в якому пластини або трубки виготовлені з вищеописаного сплаву на основі алюмінію. Проміжки між пластинами або трубками заповнені водою. Для регулювання процесу газовиділення газогенератор водню містить магістраль з насосом і ресивером води і водню і трубопроводом для зливу води в магістраль між насосом і ресивером.
Плавку проводять в індукційній печі в вакуумі або в середовищі інертного газу, тому що зневоднений гідроксид натрію має значну гігроскопічність і в іншому випадку (при нестачі вакууму або відсутності інертної атмосфери) при плавці були відзначені невеликі спалахи. При дотриманні перерахованих умов спалаху були відсутні (Досвідчені плавки проводилися в Інституті високих температур РАН). Хороша змішуваність при сплаву зневодненого гидрооксида натрію з алюмінієм закладена в їх фізичні і хімічні властивості.
Зневоднений гідроксид натрію у відсутності води і значної кількості оксиду алюмінію в хімічну реакцію з алюмінієм не вступає. Гідроксид натрію починає плавитися при 322 ° С і знаходиться в розплавленому стані до 1 378 ° С (температура кипіння), її щільність-2,13 г / см 3. Тому плавка проводиться наступним чином. У тигель на дно насипають спочатку зневоднений гидрооксид натрію в кількості до 10%, а зверху розміщують алюміній (чим більше гідроксиду натрію в суміші, тим більше будемо програвати в газопроізводітельності і міцності сплаву, з якого в подальшому буде виготовлятися лист, трубки, стрижні і т . Д.) Для збільшення швидкості газовиділення в межах вище рекомендованих 10% можна додавати в сплав до 5% мідь. До того ж мідь добре розчиняється в розплаві з алюмінієм.
Подібними властивостями володіють і інші зневоднені гідроксиди лужних металів літію і калію (за винятком гідроксиду кальцію, тому що він, розкладаючись при 580 ° С, виділяє воду, яка тут же вступає в реакцію з алюмінієм, утворюючи оксиди алюмінію), тому замість гідроксиду натрію вони теж можуть бути використані при приготуванні алюмінієвого сплаву.
Після розплавлення гідроксиду в ній тонуть гранули (шматки алюмінію) і процес плавки алюмінію йде вже в розплаві гідроксиду. Як тільки алюміній розплавляється (температура понад 660 ° С), починається інтенсивний процес перемішування за рахунок індукційних струмів. З отриманого злитка був виточений циліндричний зразок. Стружка від цього зразка була випробувана на газопроізводітельность. Повнота газовиділення (в порівнянні з теоретичної) склала 92%. Зразок після випробувань мав золотистий колір. Циліндричний зразок був підданий поперечної розпилюванні і вдруге випробуваний на газовиділення. По всьому поперечному перерізі зразка газовиділення було рівномірним, про що додатково говорив рівномірний характерний золотистий окрас по всьому поперечним перерізом. Стружка і сам зразок мали ідеальну рівномірну (гладку) корозію - без питтинга, виразок і розтріскування. Сама стружка по еластичності не поступалася чистого алюмінію, тобто сплав цілком придатний для виготовлення тонких листів, трубок і т.п. для виготовлення газогенераторів водню, конструкція яких буде подібна до конструкції трубчастих, шаруватих (пластинчастих) і т.п. теплообмінників.
Винахід полягає в розробці складу алюмінієвого сплаву, який сам вже містить в собі луг і при взаємодії з будь-якою водою (водопровідної, дистильованої, річковий, озерної і т.п.) руйнує окисну плівку алюмінію, способу отримання водню і конструкції газогенератора водню на основі цього сплаву.
Склад сплаву і спосіб його отримання описані вище. На кресленні приводиться конструкція газогенератора на основі цього сплаву з наступними позиціями: 1 - трубчастий або пластинчастий газогенератор, 2 - ресивер води і водню, 3 - насос з регульованою подачею води, 4 - кран зливу.
Пристрій працює наступним чином. Спочатку ресивер 2 заповнюється звичайною водою і в момент запуску двигуна вода за допомогою насоса 3 подається в реактор 1, який влаштований на зразок теплообмінника, наприклад, пластинчастого, лише плити 5 в ньому зроблені зі сплаву алюмінію з зневоднених гідроксидом лужного металу, в проміжках між ними протікає вода зі швидкістю 1 ± 0,5 м / сек, яка при взаємодії з пластинами 5 виділяє водень. Водень разом з прореагувала водою по трубопроводу надходить в ресивер 2, де як в сепараторі (через незначну розчинність водню в воді) відділяється від води і надходить у верхню частину ресивера 2, звідки по трубопроводу - до споживача, а вода по ніжнебокових трубопроводу через насос 3 повертається в реактор 1. Процес газовиділення регулюють подачею води в реактор 1 через насос 3. Для повного припинення подачі водню встановлений кран зливу 4 до входу насоса 3 з повним виключенням останнього.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Сплав на основі алюмінію, призначений для отримання водню, що містить алюміній і добавку, що руйнує окисну плівку алюмінію при взаємодії з водою, що відрізняється тим, що в якості добавки він містить зневоднений гідроксид лужного металу у ваговій кількості до 10% або зневоднений гідроксид лужного металу і мідь до 5% так, що в сумі цей сплав містить ці добавки до 10%.
Сплав по п.1, що відрізняється тим, що в якості зневодненого гідроксиду лужного металу сплав містить зневоднений гідроксид натрію, літію або калію.
Спосіб отримання сплаву за допомогою одного з пп.1 і 2, що полягає в тому, що зневоднений гідроксид лужного металу поміщають на дно тигля, а зверху розміщують алюміній і при необхідності мідь, плавку ведуть в індукційній печі в вакуумі при 02-05 атм або в захисній атмосфері інертного газу, спочатку розплавляють гідроксид лужного металу і в його розплаві при температурі вище 660 ° С плавлять алюміній і при необхідності мідь.
Газогенератор водню, що містить реактор, який відрізняється тим, що реактор виконаний у вигляді теплообмінника, в якому пластини або трубки виготовлені зі сплаву за допомогою одного з пп.1 і 2, проміжки між пластинами або трубками заповнені водою.
Газогенератор водню по п.4, що відрізняється тим, що для регулювання процесу газовиділення він містить магістраль з насосом і ресивером води і водню і трубопроводом для зливу води в магістраль між насосом і ресивером.
Версія для друку
Дата публікації 03.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.