Abstract: Востребованность водорода в качестве источника энергии для топливных элементов, а также наддува аварийно-спасательного и аэростатного оборудования стимулирует разработку водородгенерирующих систем, обеспечивающих получение газа при температурах окружающей среды от -40 до +60 С без дополнительного нагрева. Длительность рабочего цикла газогенераторов лимитируется запасом водорода. Высокое массовое и объемное содержание водорода в гидридных соединениях (NaBH4 – 10,5 мас%; NH3BH3 – 19,6 мас%; KBH4 – 7,4 мас%) делает их перспективными источниками водорода. При взаимодействии гидридов с водой выход водорода увеличивается в 2 раза, за счет её вовлечения в газогенерацию, но гидролиз сопровождается выделением большого количества тепла. Наиболее низкий тепловой эффект наблюдается при гидролизе боргидрида натрия (NaBH4), который представляет собой твердое кристаллическое соединение, стабильное при хранении и взаимодействующее с водой в присутствии катализаторов. Традиционно растворы NaBH4 рассматривались в качестве источников водорода. Однако, несмотря на удобство использования, хранить их нецелесообразно, т.к. гидрид медленно разлагается в воде. Из-за нестабильности NaBH4 было предложено хранить и использовать для генерации высокочистого водорода таблетированную форму композиции гидрида с дешевым кобальтовым катализатором. Её преимуществами являются высокое содержание водорода (до 10 мас%), хранение без потери водорода, отсутствие щелочи, варьирование скорости газогенерации за счет количества или дисперсности катализатора. Для начала процесса газогенерации требуется только добавление воды из любого природного источника. Состав воды не влияет на выход и чистоту водородсодержащего газа. Методом ИК спектроскопии было продемонстрировано, что в образующемся газе присутствуют только пары воды в качестве примеси, поэтому водород не требует дополнительного увлажнения перед подачей в топливный элемент. Таблетированную форму смеси NaBH4 с кобальтовым катализатором удобно использовать в полевых условиях, но хранить следует в полимерной упаковке, которая служит защитным барьером от влажного воздуха. Было отмечено, что при таком хранении количество водорода не снижается и, чем больше срок хранения, тем требуется меньше времени для достижения полной конверсии гидрида. Основной причиной наблюдаемой закономерности является частичное восстановление оксида кобальта под действием кристаллического гидрида до активной фазы «низкотемпературного борида кобальта», катализирующей гидролиз NaBH4. Для безопасного применения таблетированных композиций на основе NaBH4 был создан прототип генератора водорода. Его главным конструкционным элементом выступает реактор автоклавного типа, в котором по мере протекания реакции растет давление. Выпуск газа осуществляется с помощью вентиля с требуемой скоростью, независящей от скорости газогенерации. В итоге, конструкция генератора водорода сводится к баллону под давлением. Таким образом, в результате выполненных исследований были предложены твердофазные источники водорода на основе NaBH4 и разработан прототип компактного газогенератора высокочистого водорода.

Cite: Нецкина О.В. , Комова О.В. , Симагина В.И.
Твердофазные источники высокочистого водорода на основе боргидрида натрия
In compilation Сборник тезисов Открытой научно-технической конференции АО ЧМЗ-2019. Глазов 19-21 июня 2019. 2019. – C.9.

Identifiers: No identifiers

Citing: Пока нет цитирований