химический каталог




Применение водорода для автомобильных двигателей

Автор А.И.Мищенко

от давления и температуры можно представить с помощью изотерм равновесных давлений. На рис. 47 предст. влены изотермы равновесных давлений для ряда гидридов [71, Ь0, 81], из которых следует, что если равновесное Давление водорода повышается, то концентрация его в сплаве возрастает. При достижении предела растворимости может возникнуть новая фаза, для существования которой по закону фаз Гиббса характерно образование плато давления. Превращение всего сплава в первичный гидрид (а-фаза) соответствует стехиометрии фазы и интенсивному росту давления. Если сплав может образовывать вторую фазу (6-фазу), как, например, FeTi (рис. 47, в), то появляется еще одно плато давления, после которого давление вновь круто возрастает.

Как все химические реакции, образование гидридов идет с преобразованием энергии. Энергия образования гидрида qs (кДж/моль Н2) зависит от физических свойств гидрида и может

6 3-1266 81

Рн, мпа to-

wns-

0,2] 0,1

во°с

40

20

С-

О

\,МПа

2 4

а

1,о-

0,1

0,01

0,2 0,4 0,6 0,в 1,0 X

6

Ри МПа

1,0-

0,1-

0,01

—1-1-г—

в х о 0,4 о,з /,г

6

Рис. 47. Изотермы равновесного Давления водорода в системах LaNi6Hx (a); MgCuH, (б) и геТ/Щ* (в) (х — количество атомов водорода в гидриде).

быть определена либо аналитически qs = 2,3 RTB [11] (где R — газовая постоянная водорода, В — постоянная для данного гидрида величина), либо экспериментально-калориметрическим способом. Ее величина для известных гидридов колеблется в довольно широких пределах (табл. 8). Как показывает практика, для оптимизированного водородного аккумулятора, работающего в энергоустановке с ДВС, энергия образования

82

не должна превышать ±40 кДж/моль Н2, в противном случае могут возникнуть серьезные проблемы с нагревом или охлаждением гидрида в процессах десорбции и сорбции водорода.

Одним из направлений в разработке гидридов с заданными свойствами, например с минимально возможной энергией образования qs, является способ комбинации экзотермических металлов с эндотермическими. При этом могут иметь место комбинации, образующие гидриды с энергией образования, существенно меньшей, чем у исходных металлов. Однако предсказать, образуется ли вообще в данной комбинации металлов гидрид, нельзя. Поэтому экспериментальные исследования в этом направлении могут идти от бинарных сплавов, одним из компонентов которых может быть натрий, калий, магний, кальций, кремний и титан, а другим — железо, алюминий, никель, медь и цинк. В этих системах существует большое число отдельных сплавов, но лишь немногие из них известны в литературе как образующие гидриды, например Mg2Ni—Н4; Ti2Ni-H2,5; TiV,,4-H4.6; FeTi—Н2; Mg2Cu-H3.

Композиционно гидридобразующие сплавы могут иметь довольно широкие пределы, так, например, сплав MgNi по патенту Дж. Релли [31] может иметь такой состав: 0,4—0,8 массовых долей никеля и 0,2—0,6 массовых долей магния, но наиболее приемлемым для водородных аккумуляторов оказался сплав, состоящий из 0,53 массовых долей никеля ч 0,47 массовых долей магния, такой сплав соответствует формуле Mg2Ni. Его сорбционная способность около 0,04 массовых долей. Водород поглощается сплавом при температуре около 250 °С и давлении 0,122 МПа. Ниже 250 °С соединение стабильно, однако энергия образования гидрида слишком высока — 61,2 кДж/моль Н2. Разложение этого гидрида начинается при температуре выше 250 °С. При постоянной температуре водород выделяется с постоянной скоростью, пока в гидриде не останется около 0,01 массовых долей водорода.

Гидрид FeTiH2 существует при содержании титана в количестве 0,40—0,48 массовых долей [81], оптимальному составу с точки зрения сорбционной способности соответствует 0,4617 массовых долей. Избыточное содержание титана в сплаве способствует увеличению сорбируемого водорода. Частичное замещение железа другим переходным металлом практически не Изменяет количество сорбируемого водорода, а лишь вызывает смещение изотерм равновесного давления, что дает возможность регулировать равновесное давление водорода над гид-Ридом в нужном направлении. Это может иметь большое практическое значение для создания гидридов с заданными свойст-Вами, однако экспериментальных материалов по сорбции боль-

6*

88

Таблица 8. Основные характеристики металлогидридов

Характеристика

Сорбционная способность

по водороду, % массы

сплава Теплота десорбции qs,

кДж/г Н2 Равновесное давление при

20 °С (зарядка), МПа Гидрирование

Температура десорбции, °С при р, МПа

0,15

Распространенность металлов Безопасность

Эквивалент 1 л бензина, кг

Масса сплава для 2,5 кг Н2 Масса системы хранения на 2,5 кг Н2 (коэффициент конструк-

ции К,

констр

= 0,4)

Тит-Н2,5 TiNl-H FeTi-H, vh-vh

1,61 0,94 1,87 1,92

15,8 15,30 14,92 19,12

0,55 0,46 0,29 0,21

Легкое Легкое Легкое Легкое

34 38 52 53

—3 —1 7 15

Часто Часто Очень часто Очень

Стабильный Стабильный Стабильный редко Стабиль-

ный

16,75 28,8 14,45

страница 31
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53

Скачать книгу "Применение водорода для автомобильных двигателей" (1.58Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
керамическая плитка cersanit fordewind
участки рядом с озером по новорижскому шоссе
Sime RX 37
rockwheel gt14 купить в украине

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)