| 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 RU2214470
ВОДОРОДОСОРБІРУЮЩІЙ СПЛАВ ДЛЯ АКУМУЛЯТОРІВ водню і ТЕПЛОВИХ НАСОСІВ
Ім'я винахідника: Патрикеєв Ю.Б. .; Бузлов А.В .; Бадовський В.В .; Матвєєва О.П .; Філянд Ю.М.
Ім'я патентовласника: Федеральне державне унітарне підприємство Державний науково-дослідний і проектний інститут рідкометалічної промисловості "Гиредмет"
Адреса для листування: 119017, Москва, Б. Толмачевский пров., 5, ФГУП ГНІІПІ рідкометалічної промисловості "Гиредмет", ОПіІІ
Дата початку дії патенту: 2002.05.27
Винахід відноситься до водневої енергетики, а саме до сплавів, використовуваних в акумуляторах водню і теплових насосах. ККД теплового насоса, якщо він працює на холод, визначається по холодопродуктивності, яка залежить від водородоемкості і пов'язана з технологічними властивостями низькотемпературного компонента (сплаву), а саме, з гістерезисом, нахилом ізотерм і т.д. Завданням, розв'язуваної заявленим винаходом, є отримання сполуки типу AB5 для низькотемпературного компонента теплового насоса, що забезпечує кращу холодопроизводительность, ніж раніше відомі, при тисках, близьких до атмосферного в області робочих температур. Технічний результат досягається тим, що в водородосорбірующій сплав, який містить лантан і нікель, вводять мішметалл, кобальт при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: Mm 0,01-32,4, La 0,01-32,1, Co 13,6, Ni - інше. Заявлений склад сплаву лантану і нікелю з мішметалл і кобальтом для акумулятора водню і низькотемпературного компонента теплового насоса забезпечує підвищення питомої холодопродуктивності (в кДж / дм 3) на 21% в порівнянні зі сплавом Zr 0,9 Ti 0,1 Cr 0,6 Fe 1 , 4.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області водневої енергетики, а саме до сплавів, використовуваних в акумуляторах водню і теплових насосах.
Відомо, що сплави накопичувачі водню (СНО) типу АВ 5 є перспективними для використання в теплових нacocax, оскільки володіють порівняно високою водородоемкостью, питомою теплотою освіти, легко активуються і невибагливі до чистоти водню в порівнянні зі сплавами типу АВ 2 і АВ 3.
Відомий водородосорбірующій сплав типу АВ 2 складу Zr 0,9 Ti 0,1 Cr 0,6 Fe 1,4 для низькотемпературного компонента таплового насоса, що володіє досить високою водородоемкостью (див. "Тепломассоперенос в процесах металогідридного перетворення теплової енергії методом теплових хвиль", автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Кім Кю-Джонг, спеціальність 05.14.05 - теоретичні основи теплотехніки, Мінськ, 2000 г.). Основним недоліком металогідридів на основі цирконію є низький рівень тиску в системі (нижче атмосферного в 1,5-2 рази) при переході водню з низькотемпературного (НТ) сплаву в високотемпературний (ВТ) в процесі отримання холоду на температурному рівні нижче 0 o С. При тривалої експлуатації теплового насоса це може привести до натекания з боку навколишнього середовища і в кінцевому рахунку до втрати його працездатності. Іншим недоліком відомого складу є високі вимоги до чистоти водню, що вводиться в систему ззовні для заправки теплового насоса. Такі домішки, як кисень, азот, пари води, призводять до отруєння сплаву і втрати його працездатності. Попередня тонке очищення водню збільшує вартість виробництва теплових насосів і зажадає створення відповідної інфраструктури.
Відомий водородосорбірующій сплав LaNi 5, який і може бути використаний в теплових насосах (Г. Алефельд, І. Фелькль "Водень в металах", т. 2. Прикладні аспекти, с. 8, Москва, 1981 г.). Недолік сплаву - низький тиск нa плато ізотерм пpи негативних температурах, щo може призводити до натекания в систему з атмосфери.
ККД теплового насоса, eсли він працює на холод, визначається по холодопродуктивності, яка залежить від водородоемкості і пов'язана з технологічними властивостями низькотемпературного компонента (сплаву): гистерезисом, нахилом ізотерм і.т.д.
Завданням, розв'язуваної заявленим винаходом, є отримання сполуки типу АВ 5 для низькотемпературного компонента теплового насоса, що забезпечує кращу холодопроизводительность, ніж раніше відомі, при тисках, близьких до атмосферного в області paбoчіх температур.
Технічний результат досягається тим, що в водородосорбірующій сплав, який містить лантан (La) і нікель (Ni), вводять мішметалл (Mm), кобальт (Co), при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: Mm - 001-32,4, La - 0.01-32,1, Со - 13,6, Ni - інше.
Суть винаходу полягає в новому якісному і кількісному складі водородосорбірующего сплаву типу АВ 5 на основі мишметалла і лантану з нікелем і кобальтом. Введення до складу сплаву мишметалла, a і заявлені кількісні характеристики співвідношення мишметалла і лантану в сплаві, забезпечують високу водородоемкость, малий гістерезис і нахил ізотерм при тисках, близьких до атмоферному в області робочих температур, і високу чутливість тиску на плато ізотерм до температури, що в цілому призводить до збільшення холодопродуктивності теплового насоса в області робочих температур сплаву від -15 o C до +25 o С.
ОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ
Отримано водородосорбірующіе сплави наступного складу, мас.%:
а) Mm - 29,1, La - 3,2, Co - 13,6, Ni - інше;
б) МВ - 24,3; La - 8,0; Cо - 13,6, Ni - інше;
в) Mm - 19,4; La - 12,8, Сo - 13,6; Ni - інше;
г) La - 32,1, Mm - 0,01, Co - 13,6, Ni - інше.
На фіг. 1 представлені результати випробувань цих сплавів при +25 o С. З фіг. 1 випливає, що зі збільшенням вмісту лантану плато тиску сорбції водню зменшується. На фіг. 2 зображені середні значення тиску з плато ізотерм десорбції водню даних складів при температурі -15 o C. C збільшенням вмісту в сплаві лантану плато тиску десорбції водню зменшується. Максимальний вміст водню в сплавах заявленого складу більше 6 г-ат / г-моль ІМС, середні тиску десорбції не більше 3,3 ата при температурі -15 o С. Експериментально встановлено, що гістерезис у з'єднань становить ~ 1,2 (фіг. 3 ). Крім того, фіг.1 і 2 показують, що сплави, що мають склад в мас.%: МВ - 0,01-32,4, La - 0,01-32,1, Сo - 13,6, Ni - інше, мають високу чутливість тиску до температури. Це дуже важливо при взаємодії з високотемпературним ІМС в процесі роботи теплового насоса. Для порівняння, на фіг.4 наведені ізотерми сорбції та десорбції сплаву Zr 0,9 Ti 0,1 Сr 0,6 Fe 1,4 при температурі 30 o С і 60 o С. Сплав має більший гистерезис ~ 1,6 і меншу чутливість тиску до температури. У заявленій діапазоні складів сплаву МВ-La-Ni-Co доцільно виділити склади з Mm - 19,4-29,1 мас.%, La - 3,2-12,8 мас.%, Со - 13,6 мас.% , Ni - інше, у яких середні тиску сорбції-десорбції в діапазоні робочих температур близькі до атмосферного (середній тиск десорбції при -15 o С складає від 1,42 до 3,30 ата), а максимальний вміст водню в сполуках становить від 6 до 6,7 г-ат / г-моль ІМС. Ці концентрації відповідають практично горизонтальному ділянці ізотерм.
Збільшення концентрації РЗМ в металі понад заявленої кількості призводить до утворення нової фази А 2 В 7, а зменшення - до появи в структурі фази нікелю і кобальту. Збільшення або зменшення в сплаві кобальту призводить до зниження рівноважного тиску на плато ізотерм, зменшення гістерезису і водородоемкості сплавів, що негативно позначається на холодопроизводительности теплового насоса.
ПРИКЛАД КОНКРЕТНОГО ЗДІЙСНЕННЯ
Сплави заявленого складу отримували сплавом компонентів шихти, в дугових печах з невитратним електродом в атмосфері аргону. Кристалізація сплавів, в силу специфіки конструкції aппаратури, проводять в тex же водоохолоджуючих мідних виливницях, що і їх плавкa. Після декількох переплавок піч розкривали, злитки подрібнювали на щековой дробарці і піддавали сепарації для отримання матеріалу крупністю не більше 3,0 мм. Для отримання сплавів використовували мішметалл марки МЦ50ЖЗ лантан марки Ла3-0, нікель марки Н-4, кобальт марки К-0. При розрахунку навесок, кількість РЗМ бралося з 3% надлишком. Так, для отримання злитка складу.
Результати випробувань наведені на фіг. 1-3.
 |
 |
 |
 |
Таким чином, заявлений склад сплаву лантану і нікелю з мішметалл і кобальтом для акумулятора водню і низькотемпературного компонента теплового насоса забезпечує підвищення питомої холодопродуктивності (в кДж / дм 3) на 21% в порівнянні зі сплавом Zr 0,9 Ti 0,1 Сr 0, 6 Fe 1,4.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Водородосорбірующій сплав для акумулятора водню і низькотемпературного компонента теплового насоса, що містить лантан і нікель, що відрізняється тим, що він додатково містить мішметалл і кобальт при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:
Мішметалл - 0,01-32,4
Лантан - 0,01-32,1
Кобальт - 13,6
Нікель - Остальноеи
Версія для друку
Дата публікації 04.01.2007гг
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.