Вакуумный химический поглотитель водорода и способ получения его носителя

Вакуумный химический поглотитель водорода и способ получения его носителя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Вакуумный химический поглотитель водорода, состоящий из палладия на носителе, отличающийся тем, что, с целью повыщения его сорбционной емкости и увеличения срока службы поглотителя, он в качестве носителя содержит окисьзакись кобальта с развитой поверхностью при следующем соотношении компонентов, мас.%: Палладий0,25-0,5 .Окись-закись кобальта99,5-99,75 2. Способ получения носителя вакуумного химического поглотителя водорода , заключающийся в том, что процесс осуществляют ступенчатым § разложением карбоната кобальта при 200-300 в течение 6 ч с интерна- . (Л лом подъема температуры на. 50 С через каждые 2ч. с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ЛНОПН

РЕСПУБЛИК ае 01) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3567356/23-26 (22) 24.03.83 (46) 23.07.84. Бюл . Ф 27 (72) В.M. Белоусов, Э.В. Рожкова, И.В. Бачерикова и Л.В. Ляшенко (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физической химии им. Л.В. Писаржевского (53) 661.961,968 (088.8) (56) 1. Патент Франции М 1269871, кл, F 25 3, опублик. 1960.

2. Патент США Р 3896042, кл. 252-184, опублик. 1975 (прототип) . .(54) ВАКУУМНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ ПОГЛОТИТЕЛЬ

ВОДОРОДА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЕГО

НОСИТЕЛЯ. (57) 1 ° Вакуумный химический погло.титель водорода, состоящий из паллаЗ(51) С 01 В 3/56 // В 01 D 53/02 дия на носителе, о тли ч аюшийся тем, что, с целью повышения его сорбционной емкости и уве" личения срока службы поглотителя, он в качестве носителя содержит окисьзакись кобальта с развитой поверхностью при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Палладий 0,25-0,5 ,Окись-закись кобальта 99,5-99,75

2. Способ получения носителя вакуумного химического поглотителя водорода, заключающийся в том, что процесс осуществляют ступенчатым разложением карбоната кобальта при

200-300 С в течение 6 ч с интерва-, о лом подъема температуры на, 50 С через каждые 2 ч.

9 1

Изобретение относится к вакуумному химическому поглотителю водорода (геттера), применяемому для ре щения проблемы удаления водорода из замкнутых объемов, в частности, в криогенной технике для улучшения эффективности вакуумной изоляции сосудов для хранения сжиженных газов.

Известны химические поглотители (геттеры) для поглощения Н, в вакуум ной полости криогенных сосудов, представляющие собой природные или синтетические цеолиты с замещенным . тяжелйм металлом, а также окислы палладия и меди. Адсорбционная емкость по водороду лучших из них сереброзамещенного цеолита — 6, Pd0 — 100 см НТД Н, на грамм поглотителя Г1). .Недостатком сереброзамещеннorо цеолита, как водородного гетнера, является его очень низкая адсорбционная емкость. Применение в качестве геттера PdO хотя и достаточно активной (110 см НТД/г), имеет существенный недостаток,заключающийс в том, что легкость ее восстановления водородом может привести к образованию пирофорного металла. Кроме того, для приготовления этих геттеров требуется применение остродефицитных материалов — серебра и окиси паллация, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является низкотемпературный геттер ((-50)-110 С), работающий при низких давлениях (10 тор) и представляющий собой нанесенный папладиевый катализатор гидрирования с соотношением компонентов, мас.Ж: Pd 5, СаСΠ— 95, поверхность которого покрывается слоем твердого активного ненасыщенного органического вещества, например димеризованного пропаргилфенилового эфира в количестве 20 мас.Е от содержания катализатора (2 ).

Недостатками .этого геттера являются его низкая адсорбционная емкость (33,6 см НТД/г) и сложная многостадийная технология получения, кроме того, сложным является синтез

104104 2

15

25 я

30

35 самого органического вещества для покрытия поверхности катализатора ..

Целью изобретения является получение химического поглотителя водорода (геттера) с повышенной адсорбционной емкостью и более простой технологией синтеза, работающего в условиях низких температур и давлений.

Поставленная цель достигается тем, .что вакуумный химический поглотитель водорода, состоящий из палладия на носителе, в качестве носителя содержит окись-закись кобальта с развитой поверхностью при следующем соотношении компонентов,мас.Ж.

Палладий 0,25-0,5

Окись-закись кобальта 99 5-99 75 г Кроме того, цель достигается с огл асн о спос обу .пол уч ения носит еля вакуумного химического поглотителя водорода, заключающемуся в том,. что процесс осуществляют ступенчатым разложением карбоната кобальта при 200-300 С в течение 6 ч с интервалом подъема температур на 50 С через каждые 2 ч.

Предлагаемый геттер обладает повышенной адсорбционной емкостью по водороду — 184 см НТД/г при 20 С и P = 10 тор против 33,6 по базовому объекту.

Для приготовления геттера первоначально готовят носитель Со 0+ с развитой поверхностью. С этой целью смешивают соль двухвалентного кобальта Со(Ю,),, CoS041 Co(A4, и бикарбоната натрия (НаНСО,) с последующим ступенчатым термическим разложением полученного карбоната кобальта при 200-300 С. Полученный порошок Со,04 пропитывают водным раствором Pd(NÎS) с последующим испарением растворителя и повторным прогревом при 200-300 С.

Навеску полученного геттера (0,10,5 r) c размером частиц 1-2 мм помещают в ампулу статической вакуумной установки и подвергают вакуумной тренировке при 250 С и P = 10 "10 тор, затем геттер прогревают в кислороде (100 тор) при этой же температуре 4 ч. При комнатной температуре с образца откачивают кислород до P = 10 тор, после чего определяют скорость поглощения водорода и адсорбционную емкость геттера.

04104

3 11

Пр и м е р 1. 25 r нитрата кобальта Co(NO ), 6Н,О тщательно смешивают с 15 г двууглекислого натрия. Смесь небольшими порциями при перемешивании вносят в стакан с дистиллированной водой, нагретой поч ти до кипения. Наблюдается выделение углекислого газа и образование быстро оседающего розового осадка

«арбоната кобальта. После отстаивания и формирования в течение 2 ч осадок промывают водой декантацией до. отсутствия ионов NÎ, (реакция с дифениламином), затем отсасывают на воронке Бюхнера и сушат в сушильном шкафу при 100 С, потом прокаливают в муфеле (200-300 С) 6 ч при ступенчатом повышении температуры с интервалом 50 С через каждые 2 ч.

Получают черный рыхлый порошок с удельным весом 6,07 в количестве

10 г с S ä = 140 м /г, 1 r полученной Со О+ пропитывают 0 5 см 0,1 M раствором Pd(NO ),, содержащего

0,011 г Pd в 1 сМ раствора, из расчета 0,5 мас.X Pd на Со,О+. Добавляют по каплям дистиллированную воду, чтобы вся СозO была в растворе

Pd(N03), затем сушат при перемешивании в сушильном шкафу при 100 С и прокаливают в муфеле при 200-300 С

4 ч (2 ч при 200-250 С, 2 ч при

250-300 С) .

Пример 2. Геттер готовят согласно методике примера 1 за исключением того, что вместо исходной соли нитрата кобальта берут 13 r

CoSO<, 23 r CoSO+ ° Н,О и 8 r двууглекислого натрия для получения 10 r

Co 0+ . Дальнейшая пропитка солью палладия.аналогична примеру 1.

Hp и м е р 3. Геттер готовят согласно методике примера 1 за исключением того,. что исходной солью кобальта служит ацетат кобальта в количестве 10 r который смешивают с 7 г

NaHCO,, чтобы получить 10 r Со,О+.

Пропитка солью палладия аналогично примеру 1.

Пример 4. Геттер готовят согласно методике примера 1 за исключением того, что вместо 0,5 мас.X

Pd наносят на Со 04 0,25 Pd. Для этого 1 r полученной Со О пропитывают 0,25 см раствора Рй(ЧО,),, после чего дальнейшие операции сушки и . прогрева в муфеле аналогичны описанным в примере 1.

Пример 5. Геттер готовят согласно методике примера 1 за искпючением того, что вместо 0,5 мас.X

Pd наносят на Со,О 0,1X Pd Для этого 1 r полученной Со, О пропитывают О, 1 см раствора Рй(ЙО,) после чего дальнейшие операции сушки и прогрева в муфеле аналогичны описанным в примере 1.

Пример 6. Геттер готовят согласно методике примера 1 за исключением того, что вместо 0,5 мас,X палладия наносят на Со О+ 1X Pd.

Для этого 1 r полученной Со,О пропитывают 1 см раствора Рй(ИО,) после чего дальнейшие операции аналогичны описанным в примере 1, Адсорбционные характеристики по водороду известного и предлагаемого

20 геттеров при комнатной температуре и давлениях 10 - !О тор приведены в таблице.

Как видно из таблицы, нанесение

О, l мас.7 Pd на Со О мало увеличи25 вает адсорбционную емкость геттера по сравнению с чистым носителем, а нанесение 1 мас.X Pd незначительно меняет адсорбционные характеристики по сравнению с образцом, содержа-. щим 0,5 мас.X Pd, однако при этом стоимость его возрастает. Поэтому для оптимального геттера интервал содержания Pd — 0,25-0,5 мас.X. У предлагаемого геттера величина адсорбционной емкости более, чем в

5 раз превышает эту же характеристику известного поглотителя. Кроме того, предлагаемыи носитель Со О» сам обладает адСорбционной емкостью

40 по Н, только в 2,5 раза меньше базового объекта.

Использование предлагаемого изобретения позволит при одинаковом сроке службы геттеров в 44 раза уменьшить

4> расход дорогостоящего металла палладия. При условной загрузке в один криогенный сосуд 1 r известного геттера необходимое количество предлагаемого геттера составит О, 18 r или в перерасчете на металлический палладий (его наносится 0,57) — 9 10 г (для первых 3-х примеров таблицы) .

Учитывая продажную стоимость 1 г палладия — 1 руб. 12 коп, стоимость такого палладиевого покрытия составит 0,1 коп против 4,5 коп.известного геттера, так как на 1 г его потребуется 4 10 г палладия (5 мас.X наносится на СаСО, и это составляет

1104 104

Геттер

33 6

184

79

180

187

73

100.

70

195

13

Составитель А. Перевезенцев

Техред Т.Фанта Корректор И. Муска

Редактор Г. Волкова

Заказ 5152/15 -Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент" ° r. Ужгород, ул. Проектная, 4

80% общего количества геттера, а

20% — органическое вещество)..

Экономический эффект от внедрения предлагаемого водородного геттера по сравнению с известным, учитывая только стоимость палладиевого покрытия, составит при изготовлении

5 млн. специальных криогенных сосудов 220 тыс.руб. и примерно 90 тыс.

Известный 5 мас.X Рй(СаСО,) — 80X

Органическое вещество — 20X Предлагаемый 0,5 мас.% Рй(Со,О ) из примера

0,5 мас.X Pd(Co,O ) из примера 2

0,5 мас.X Pd(Co 0+} из примера 3

0,25 мас.% Pd(Co 0 ) из примера 4

0,1 мас.% Pd(Co О+) из.примера 5

1 мас.% Pd(Co O ) из примера 6

Предлагаемый носитель Со,О руб, для криогенных сосудов больших емкостей.

Кроме того, учитывая, что адсорбционная емкость предлагаемого гетте5 ра в 5 раэ выше известного, срок службы криогенных сосудов при одина- ковой загрузке также увеличится в

5 раз, что сократит энергетические затраты при их эксплуатации.

Скорость поглощения, Адсорбционная см НТД/г ч 10 емкость, смз

HTg/r