| 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 RU2113400
СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ СКЛАДУ ДЛЯ акумулювання ВОДНЮ
Ім'я винахідника: Камарзін О.О .; Осадча Л.І .; Подойніцин С.В .; Стонога Ю.А .; Зеленін Ю.М .; Бондін В.В.
Ім'я патентовласника: Інститут неорганічної хімії СВ РАН
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1997.04.10
Спосіб використовують при отриманні складу на основі інтерметалічного з'єднання LaNi 5, здатного зупинити поглинати водень, який використовується в хімічних джерелах струму (металогідридних акумуляторах). Вихідні сполуки лантану і нікелю в інертному атмосфері в присутності відновника піддають термічній обробці. В якості вихідних сполук використовують безводні хлориди лантану і нікелю, або оксиди лантану і нікелю, або безводний хлорид лантану і порошок металевого нікелю, взяті в стехиометрическом кількості, а в якості відновника - гідрид літію. Після термічної обробки реакційну масу промивають охолодженою водою і сушать. Винахід дозволяє спростити спосіб.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до способу отримання складу на основі інтерметалічного з'єднання (ІМС) LaNi 5 здатного оборотно поглинати водень, який використовується в хімічних джерелах струму (металогідридних акумуляторах).
У 1960-х роках виявлено [1] унікальна здатність ІМС можна зупинити поглинати при помірних тисках і температурах аномально велику кількість водню (до 1,5 - 2 мас.%).
У 1975 р запатентована [2] перша акумуляторна батарея з LaNi 5 в якості металогідридного катода. При використанні ІМС LaNi 5 у вигляді дрібного порошку для насичення воднем внаслідок екзотермічної реакції освіти гідриду LaNi 4 H 6 відбувається нерівномірний розігрівання за обсягом і відповідно нерівномірне насичення LaNi 5 воднем, розпорошення порошку.
З метою отримання однорідного матеріалу LaNi 5 і запобігання нерівномірного поглинання водню в результаті екзотермічної ефекту використовували пресовану суміш, яка містить 2,5 мас.% LaNi 5 і порошок нікелю [3].
Відомий спосіб приготування ІМС LaNi 5 сплавом шихти з металевого лантану і нікелю і відпалом сплавів протягом 300 ч при 800 o C з наступним гартуванням в охолодженої льодом воді [4].
Недоліком відомого способу є те, що для приготування сплаву LaNi 5 потрібна спеціальна техніка і великі енергетичні витрати. Сплави, отримані вищеописаним способом, вимагають процесу подрібнення.
Відомий спосіб [5], в якому використаний гідрид літію для отримання гідридів рідкоземельних металів.
Найбільш близьким способом - прототипом є відновлювально-дифузний процес прямого отримання порошків LaNi 5. В даному способі суміш порошків La 2 O 3 і металевого нікелю, а й гранул металевого кальцію і кальцію хлористого (CaCl 2) поміщають в нержавстальной тигель, нагрівають до 1000 - 1050 o C і витримують при цій температурі 3 ч в потоці аргону для ефективного відновлення кальцієм і дифузії компонентів сплаву. Отриманий продукт промивають водою для усунення надлишку кальцію, оксиду кальцію і хлориду кальцію. Після витіснення води спиртом порошок продукту висушують у вакуумі. Отриманий порошок сплаву виявляв характеристичні рентгенівські лінії, ідентичні лініях сплавів, приготованих індукційної плавкою суміші металів лантану і нікелю (кристалічна структура типу CaCu 5).
Недоліком способу є утворення оксиду кальцію, важко видаляється при промиванні водою.
Завдання винаходу - спрощення способу отримання шляхом зменшення числа реагентів при отриманні складу і за рахунок цього зменшення кількості трудноотделяющейся домішок.
Поставлена задача вирішується тим, що в якості вихідних сполук використовують безводні хлориди лантану (III) і нікелю (II), або оксид лантану (III) і оксид нікелю (II), або безводний хлорид лантану (III) і порошок металевого нікелю, взяті в стехиометрическом кількості, і в якості відновника використовують гідрид літію. Після термічної обробки цільової продукт реакції промивають охолодженою льодом водою, потім спиртом і висушують потоком очищеного інертного газу.
Завдання вирішується і тим, що термічну обробку безводних хлоридів або оксидів зазначених металів ведуть при 720 - 760 o C, безводного хлориду лантану і порошку металевого нікелю - при 740 - 1050 o C.
Відмінними ознаками винаходу є: реагенти та відновник, послідовність і режими термічної обробки. Спрощення способу досягається наступним.
Як відновлювача замість кальцію і флюсу - хлориду кальцію використовують гідрид літію, що дозволяє виключити утворення труднорастворимого в воді оксиду кальцію і провести відновлення при більш низьких температурах, переважно в інтервалі 720-760 o C. Використання гідриду літію з т. Пл. 688 o C і освіту в процесі реакції хлористого літію (LiCl) з т.пл. 613 o C дозволяє додатково забезпечити дифузію і тим самим ефективно вести процес отримання складу в інтервалі 700 - 1050 o C. Ефективність гідриду літію як відновлювача дозволяє використовувати різні вихідні реагенти. Пропонований спосіб дозволяє отримати одночасно суміш інтерметалічного з'єднання і порошку нікелю, тобто готовий склад для акумулювання водню.
Приклад 1. Тигель зі сталі (марка 1Х18Н9Т) з шихтою з безводного хлориду лантану (III) (0,51 г, 0,0021 г / моль), безводного хлориду нікелю (II) (1,50 г, 0,0116 г / моль) і гідриду літію (0,39 г, 0,0490 г / моль) після перемішування шихти поміщають в кварцовий реактор і встановлюють в піч. Реактор під час процесу продувають очищеним інертним газом. Температуру печі протягом 70 хв підвищують до 740 o C і після витримки при цій температурі протягом 80 хв нагрівання відключають. Після охолодження утворилася реакційну суміш подрібнюють і порціями вивантажують в воду, охолоджену льодом. Порошок цільового продукту відфільтровують, витісняють з нього воду спиртом, потім висушують потоком очищеного інертного газу. Продукт містить, мас.%: Ni 67,9 і La 32,0. За даними рентгенофазового аналізу ідентифіковані фази, відносна.%: LaNi 5 74, Ni 26 і визначені параметри елементарної комірки для фази LaNi 5, 
: A = 5,01846, c = 3,98125, v = 86,83, c / a = 0,793, для Ni 3,5238. Літературні дані для фази LaNi 5, : A = 5,013, c = 3,984 [7]; a = 5,024, c = 3,978, v = 86,95, c / a = 0,792 [8], для Ni - 3,5238 [9].
Приклад 2. Склад шихти: оксид лантану (III) (0,31 г, 0,0009 г / моль), оксид нікелю (II) (0,75 г, 0,0100 г / моль), гідрид літію (0,51 г, 0,0642 г / моль). Процес проводять аналогічно прикладу 1 при 760 o C. Продукт містить, мас. %: Ni 74,5 і La 25,5. За даними рентгенофазового аналізу ідентифіковані фази, відносна.%: LaNi 5 75, Ni 25 і визначені параметри елементарної комірки для фази LaNi 5, : A = 5,01852, c = 3,98132, v = 86,84, c / a = 0,793.
Приклад 3. Склад шихти: безводний хлорид лантану (III) (2,01 г, 0,0082 г / моль), порошок нікелю (2,42 г, 0,0412 г / ат), гідрид літію (0,29 г, 0,0365 г / моль). Процес проводять аналогічно прикладу 1. Температуру печі підвищують протягом 4,25 год до 1040 o C і нагрів відключають. Продукт містить, мас.%: Ni 67,4 і La 31,0. За даними рентгенофазового аналізу ідентифіковані фази, відносна.%: LaNi 5 62, LaNi 3 17, Ni 21.
ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ
1. Алефельд Г., Фелькль І., Водень в металах, т. 2. М .: Мир, 1981.
2. Патент N 3874928 США; РЖХім, 5Л 327П (1976).
3. М.Є. Hammioui, L. Belkbir, N. Gerard. Thermo-Chim. Acta, 231, 225-230 (1994).
4. Семененко К.М., Малишев В.П., Петрова Л.А., Бурнашева В.В., Саринін В.К., Ж. неоргані. хімії, т. 13 2009 (1977).
5. Kaмapзін А.А., Соколов В.В., Трушнікова Л.Н., Савельєва М.В., Стонога Ю.А., Патент РФ N 2013460 від 21.08.1992.
6. K. Takeya, V. Tsugita, Y. Okajima, T. Sakai, H. Miyamura, N. Kuriyama, H. Ishikawa, l. Uchara. J. Alloys Comp., 192, 167-169 (1993).
7. AE Dwight. Trans. Am. Soc. Metalls, 53, 479 (1961).
8. JS Cantrell, TA Beiter, RC Bowman. J. Alloys Comp., 207/208, 1372-1376 (1994).
9. PDF. Inorganic Phases. Alphabetical Index. International Centre for Diffraction Data. USA. P. 587 (1988).
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб отримання складу для акумулювання водню на основі LaNi 5, що включає термічну обробку вихідних з'єднань лантану і нікелю в інертному атмосфері в присутності відновника, що відрізняється тим, що в якості вихідних сполук використовують безводні хлориди лантану і нікелю, або оксиди лантану і нікелю, або безводний хлорид лантану і порошок металевого нікелю, взяті в стехиометрическом кількості, а в якості відновлювача використовують гідрид літію, після термічної обробки реакційну масу промивають охолодженою водою, сушать.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що термічну обробку безводних хлоридів або оксидів зазначених металів ведуть в температурному інтервалі 720 - 760 o C.
3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що термічну обробку суміші безводного хлориду лантану і порошку металевого нікелю ведуть в температурному інтервалі 740 - 1050 o C.
Версія для друку
Дата публікації 15.12.2006гг
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.