Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2253606

СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ВОДОРОДА,
СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ГАЗОГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА

Имя изобретателя: Терещук Валерий Сергеевич (RU) 
Имя патентообладателя: Терещук Валерий Сергеевич (RU)
Адрес для переписки: 127434, Москва, Дмитровское ш., 3, корп.1, кв.133, В.С.Терещуку
Дата начала действия патента: 2004.02.16 

Изобретение относится к сплаву, способу его получения и газогенератору для получения водорода. Сплав может быть использован, например, в двигателях внутреннего сгорания, работающих на водородном топливе, или в электромобилях, использующих электрохимические генераторы на водороде, что дает экологически чистый выхлоп отработанных газов. Сплав на основе алюминия содержит алюминий и обезвоженный гидроксид щелочного металла в весовом количестве до 10% или обезвоженный гидроксид щелочного металла и медь до 5%, так, чтобы в сумме этот сплав содержал эти добавки до 10%. Способ получения вышеуказанного сплава заключается в том, что обезвоженный гидроксид щелочного металла помещают на дно тигля, а сверху размещают алюминий и, при необходимости, медь, плавку ведут в индукционной печи в вакууме при 0,2-0,5 атм или в защитной атмосфере инертного газа. Сначала расплавляют гидроксид щелочного металла и в его расплаве при температуре выше 660°С плавят алюминий и, при необходимости, медь. Газогенератор водорода содержит реактор, выполненный в виде теплообменника, в котором пластины или трубки заполнены водой. Изобретение позволяет создать дешевый сплав на основе алюминия, при использовании которого повышается газопроизводительность процесса.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к областям энергетики и экологии. По данному изобретению получают сплав на основе алюминия, предназначенный для получения водорода при реакции с водой. При этом полученный водород используют, например, в двигателях внутреннего сгорания, работающих на водородном топливе, что дает абсолютно экологически чистый выхлоп отработанных газов.

Известен сплав, содержащий алюминий, галлий, индий, олово, предназначенный для получения водорода при реакции его с водой (см. авт. свид. SU № 535364, опубл. 15.11.1976).

Недостатками данного сплава являются, во-первых, дороговизна индия и галлия (200 тыс. руб./кг) и ничтожно малое их содержание в земной коре (стотысячные доли %), т.е. предполагать промышленное производство и применение таких сплавов весьма проблематично. Во-вторых, множество подобных сплавов изготовляют путем спекания порошков, т.к. растворимость многих металлов в алюминии при их сплавлении имеет ограниченный характер. Но спекание приводит к тому, что при реакции с водой сплав буквально рассыпается на глазах и дальше реакция идет совершенно неупорядоченно, т.е. довольно быстро выходит на максимум по газопроизводительности, а затем идет медленный (десятки минут) спад до нуля, т.е. осуществить дозированную подачу водорода, например, в двигатель технически очень сложно и будет связано с лишними объемами и устройствами. К тому же к.п.д. подобного процесса (по газовыделению) в лучшем случае составит 60%.

Известен газогенератор водорода, выполненный в виде двух баков, размещенных в багажнике “Москвича-412”. В баки засыпался активированный алюминий и заливался раствором щелочи, после чего начинался процесс выделения водорода (см. книгу Варшавского И.Л. Энергоаккумулирующие вещества, из-во “Наукова думка”, 1980, с.101-105). Недостатком подобных газогенераторов является сильная зависимость от состава воды. Так переход от водопроводной воды одного района к водопроводной воде другого района на одном и том же образце индиево-галлиево сплава газопроизводительность изменяется в два раза, а переход от дистиллированной воды к водопроводной - в 3,5 раза.

Задачей изобретения является создание дешевого сплава на основе алюминия, у которого отсутствуют все вышеуказанные недостатки, предлагается способ создания этого сплава и газогенератор водорода на этом сплаве.

Поставленная задача достигается сплавом на основе алюминия, способом его получения и газогенератором водорода.

Сплав, предназначенный для получения водорода, содержит алюминий и добавку, разрушающую окисную пленку при взаимодействии с водой. В качестве добавки он содержит обезвоженный гидроксид щелочного металла в весовом количестве до 10% или обезвоженный гидроксид щелочного металла и медь до 5%, так, чтобы в сумме этот сплав содержал эти добавки до 10%.

В качестве обезвоженного гидроксида щелочного металла сплав содержит обезвоженный гидроксид натрия, лития или калия.

Способ получения вышеуказанного сплава заключается в том, что обезвоженный гидроксид щелочного металла помещают на дно тигля, а сверху размещают алюминий и, при необходимости, медь, плавку ведут в индукционной печи в вакууме при 0,2-0,5 атм или в защитной атмосфере инертного газа, сначала расплавляют гидроксид щелочного металла и в его расплаве при температуре выше 660°С плавят алюминий и, при необходимости, медь. Плавку ведут при перемешивании за счет индукционных токов печи.

Газогенератор водорода содержит реактор. Реактор выполнен в виде теплообменника, в котором пластины или трубки изготовлены из вышеописанного сплава на основе алюминия. Промежутки между пластинами или трубками заполнены водой. Для регулирования процесса газовыделения газогенератор водорода содержит магистраль с насосом и ресивером воды и водорода и трубопроводом для слива воды в магистраль между насосом и ресивером.

Плавку производят в индукционной печи в вакууме или в среде инертного газа, т.к. обезвоженный гидроксид натрия обладает значительной гигроскопичностью и в противном случае (при недостатке вакуума или отсутствии инертной атмосферы) при плавке были отмечены небольшие вспышки. При соблюдении перечисленных условий вспышки отсутствовали (Опытные плавки проводились в Институте высоких температур РАН). Хорошая смешиваемость при сплавлении обезвоженного гидрооксида натрия с алюминием заложена в их физических и химических свойствах.

Обезвоженный гидроксид натрия в отсутствии воды и значительного количества оксида алюминия в химическую реакцию с алюминием не вступает. Гидроксид натрия начинает плавиться при 322°С и находится в расплавленном состоянии до 1378°С (температура кипения), ее плотность-2,13 г/см³. Поэтому плавка проводится следующим образом. В тигель на дно насыпают сначала обезвоженный гидрооксид натрия в количестве до 10%, а сверху размещают алюминий (чем больше гидроксида натрия в смеси, тем больше будем проигрывать в газопроизводительности и прочности сплава, из которого в дальнейшем будет изготавливаться лист, трубки, стержни и т.д.) Для увеличения скорости газовыделения в пределах выше рекомендованных 10% можно добавлять в сплав до 5% медь. К тому же медь хорошо растворяется в расплаве с алюминием.

Подобными свойствами обладают и другие обезвоженные гидроксиды щелочных металлов лития и калия (за исключением гидроксида кальция, т.к. он, разлагаясь при 580°С, выделяет воду, которая тут же вступает в реакцию с алюминием, образуя оксиды алюминия), поэтому вместо гидроксида натрия они тоже могут быть использованы при приготовлении алюминиевого сплава.

После расплавления гидроксида в ней тонут гранулы (куски алюминия) и процесс плавки алюминия идет уже в расплаве гидроксида. Как только алюминий расплавляется (температура свыше 660°С), начинается интенсивный процесс перемешивания за счет индукционных токов. Из полученного слитка был выточен цилиндрический образец. Стружка от этого образца была испытана на газопроизводительность. Полнота газовыделения (по сравнению с теоретической) составила 92%. Образец после испытаний имел золотистый цвет. Цилиндрический образец был подвергнут поперечной распиловке и вторично испытан на газовыделение. По всему поперечному сечению образца газовыделение было равномерным, о чем дополнительно говорил равномерный характерный золотистый окрас по всему поперечному сечению. Стружка и сам образец имели идеальную равномерную (гладкую) коррозию - без питтинга, язв и растрескиваний. Сама стружка по эластичности не уступала чистому алюминию, т.е. сплав вполне пригоден для изготовления тонких листов, трубок и т.п. для изготовления газогенераторов водорода, конструкция которых будет подобна конструкции трубчатых, слоистых (пластинчатых) и т.п. теплообменников.

Изобретение заключается в разработке состава алюминиевого сплава, который сам уже содержит в себе щелочь и при взаимодействии с любой водой (водопроводной, дистиллированной, речной, озерной и т.п.) разрушает окисную пленку алюминия, способа получения водорода и конструкции газогенератора водорода на основе этого сплава.

Состав сплава и способ его получения описаны выше. На чертеже приводится конструкция газогенератора на основе этого сплава со следующими позициями: 1 - трубчатый или пластинчатый газогенератор, 2 - ресивер воды и водорода, 3 - насос с регулируемой подачей воды, 4 - кран слива.

Устройство работает следующим образом. Вначале ресивер 2 заполняется обычной водой и в момент запуска двигателя вода при помощи насоса 3 подается в реактор 1, который устроен наподобие теплообменника, например, пластинчатого, только пластины 5 в нем сделаны из сплава алюминия с обезвоженным гидроксидом щелочного металла, в промежутках между ними протекает вода со скоростью 1±0,5 м/сек, которая при взаимодействии с пластинами 5 выделяет водород. Водород вместе с непрореагировавшей водой по трубопроводу поступает в ресивер 2, где как в сепараторе (из-за незначительной растворимости водорода в воде) отделяется от воды и поступает в верхнюю часть ресивера 2, откуда по трубопроводу - к потребителю, а вода по нижнебоковому трубопроводу через насос 3 возвращается в реактор 1. Процесс газовыделения регулируют подачей воды в реактор 1 через насос 3. Для полного прекращения подачи водорода установлен кран слива 4 к входу насоса 3 с полным выключением последнего.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Сплав на основе алюминия, предназначенный для получения водорода, содержащий алюминий и добавку, разрушающую окисную пленку алюминия при взаимодействии с водой, отличающийся тем, что в качестве добавки он содержит обезвоженный гидроксид щелочного металла в весовом количестве до 10% или обезвоженный гидроксид щелочного металла и медь до 5% так, что в сумме этот сплав содержит эти добавки до 10%.

2. Сплав по п.1, отличающийся тем, что в качестве обезвоженного гидроксида щелочного металла сплав содержит обезвоженный гидроксид натрия, лития или калия.

3. Способ получения сплава по любому из пп.1 и 2, заключающийся в том, что обезвоженный гидроксид щелочного металла помещают на дно тигля, а сверху размещают алюминий и при необходимости медь, плавку ведут в индукционной печи в вакууме при 0,2-0,5 атм или в защитной атмосфере инертного газа, сначала расплавляют гидроксид щелочного металла и в его расплаве при температуре выше 660°С плавят алюминий и при необходимости медь.

4. Газогенератор водорода, содержащий реактор, отличающийся тем, что реактор выполнен в виде теплообменника, в котором пластины или трубки изготовлены из сплава по любому из пп.1 и 2, промежутки между пластинами или трубками заполнены водой.

5. Газогенератор водорода по п.4, отличающийся тем, что для регулирования процесса газовыделения он содержит магистраль с насосом и ресивером воды и водорода и трубопроводом для слива воды в магистраль между насосом и ресивером.

Версия для печати
Дата публикации 03.12.2006гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов