способ получения водородоаккумулирующего элемента
Классы МПК: | C01B6/00 Гидриды металлов; монобораны или дибораны; их комплексные соединения H01M12/06 с одним металлическим и одним газовым электродом |
Автор(ы): | |
Патентообладатель(и): | ОАО "Специальное конструкторское бюро котлостроения" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-01-15 публикация патента:
10.08.1999 |
Изобретение относится к области электротехники, а именно к аккумуляторам водорода для источников тока, в частности к способу получения аккумулирующего элемента на основе интерметаллидных соединений. Согласно изобретению способ получения водородоаккумулирующего элемента, содержащего корпус, осуществляют следующим образом. Заполняют корпус интерметаллидом с плотностью, равной насыпной плотности, проводят неоднократное уплотнение интерметаллида с добавлением интерметаллида после каждого уплотнения, уплотнение ведут до плотности
кон=
экс=
нас K, где
кон - конструктивная плотность интерметаллида,
экс - эксплуатационная плотность интерметаллида,
сл - плотность интерметаллида в слитке,
нас - насыпная плотность интерметаллида, K - коэффициент уплотнения интерметаллида, при этом коэффициент уплотнения выбирают равным 1
K
(
сл/
нас). Создают противодавление корпусу. Проводят процесс активации. Техническим результатом является увеличение водородоемкости элемента, уменьшение объемных характеристики и массы корпуса при заданной водородоемкости элемента. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134007/8773.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134007/8773.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
Формула изобретения
Способ получения водородоаккумулирующего элемента, содержащего корпус, путем заполнения корпуса интерметаллидом с плотностью, равной насыпной плотности, и проведения процесса активации, отличающийся тем, что при заполнении корпуса перед процессом активации проводят неоднократное уплотнение интерметаллида с добавлением интерметаллида после каждого уплотнения, уплотнение ведут до плотности![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
где
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
K - коэффициент уплотнения интерметаллида, при этом коэффициент уплотнения выбирают в диапазоне
1
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134007/8773.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134007/8773.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
где
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
а затем создают противодавление корпусу, после чего проводят процесс активации.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электротехники, а именно аккумуляторам водорода для топливных или металлогазовых элементов, в частности к способу получения аккумулирующего элемента на основе интерметаллидных соединений. Известны процессы аккумулирования водорода контактированием с твердыми интерметаллидными соединениями (см. авторское свидетельство СССР N 1134538, C 01 B 3/08, 1983). Известны системы водород-гидрид интерметаллида (см. книгу г. Алефельда, И. Фелькля "Водород в металлах", т. 2, 1981, с. 265-268), в интерметаллидных соединениях которых содержится гидридообразующий элемент (редкоземельный металл) и негидридообразующий (переходной металл) (см. патент США N 4565686, C 01 B 6/24, 1986). Известны аккумуляторы водорода с капсулами, заполненными порошкообразным металлом, способным поглощать и отдавать водород (см. заявку Японии N 61-29881, C 01 B 3/00). Известен способ изготовления водородоаккумулирующего элемента (см. Hydrogen as an Energy carrier: Proc. of the 3rd Intern. Sem. - Dordrecht: D. Reidel Publ. Co., 1983, P. 520). Водородоаккумулирующий элемент содержит корпус, который заполняют интерметаллидом с плотностью, равной![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134006/945.gif)
где
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134006/945.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134006/945.gif)
В результате такого заполнения 40-60% объема не используется.
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/247.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
где
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
По наибольшему количеству исходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа. Заполнение корпуса интерметаллидом с плотностью, равной насыпной (в прототипе), не позволяет использовать рабочий объем элемента максимально, т. е. не позволяет получить максимально возможную водородную емкость. Задачей предполагаемого изобретения является увеличение водородоемкости водородоаккумулирующего элемента путем увеличения массы интерметаллида при сохранении объемных характеристик и массы корпуса элемента. Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения водородаккумулирующего элемента, содержащего корпус, путем заполнения корпуса интерметаллидом с плотностью, равной насыпной плотности, и проведения процесса активации, согласно изобретению при заполнении корпуса перед процессом активации проводят неоднократное уплотнение интерметаллида с добавлением интерметаллида после каждого уплотнения, уплотнение ведут до плотности
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
где
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
K - коэффициент уплотнения интерметаллида,
при этом коэффициент уплотнения выбирают в диапазоне
1
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134007/8773.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134007/8773.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
где
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
обеспечивающем длительную конструктивную прочность корпуса, а затем создают противодавление корпусу, после чего проводят процесс активации. Согласно предлагаемому изобретению способ получения водородаккумулирующего элемента осуществляют заполнением корпуса интерметаллидом с уплотнением интерметаллида плотностью больше насыпной до величины
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134006/945.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134007/8773.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134006/945.gif)
где
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134006/945.gif)
K - коэффициент уплотнения интерметаллида. Коэффициент уплотнения выбирают равным
1
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134007/8773.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134007/8773.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
где K - коэффициент уплотнения интерметаллида;
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
создают противодавление корпусу, после чего проводят процесс активации. В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающих получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны. Заявленное техническое решение является новым, т.к. совокупность его существенных признаков, содержащаяся в формуле, не известна из существующего на данный момент уровня техники. Непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявленной совокупности признаков, заключается в том, что получен водородоаккумулирующий элемент с увеличенной водородоемкостью за счет уплотнения интерметаллида в корпусе и создания противодавления корпусу перед активацией. При рассмотрении аналогов не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного решения. Можно сделать вывод о соответствии заявленного решения критерию "изобретательский уровень". Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где представлены
на фиг. 1 - водородоаккумулирующий элемент после заполнения интерметаллидом;
на фиг. 2 - водородоаккумулирующий элемент в процессе уплотнения интерметаллида (три этапа);
на фиг. 3 - водородоаккумулирующий элемент в процессе создания противодавления и проведения активации;
на фиг. 4 - водородоаккумулирующий элемент - металлогидридный. Водородоаккумулирующий элемент содержит корпус 1 с интерметаллидом 2 и свободным объемом 3 (фиг. 1). В процессе уплотнения массы (неоднократного) и последующих заполнений интерметаллида в корпусе образуются соответственно объемы 4, 5 и 6 (фиг. 2). После создания противодавления корпусу и подвода водорода насыщенный водородом интерметаллид занимает объем 7 (фиг. 3). После снятия противодавления водородоаккумулирующий элемент имеет металлогидридный объем 8 (фиг. 4). Заполняет корпус 1 водородоаккумулирующего элемента интерметаллидом 2 с плотностью (
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134006/945.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
Создают противодавление корпусу 1 (любым способом), подводят водород в корпус 1 и проводят процесс активации. В результате сорбции насыщенный водородом интерметаллид занимает объем 7 (фиг. 3). Снимают противодавление и получают металлогидридный элемент с объемом 8 (фиг. 4). Осуществление способа поясняется примерами. Пример 1 (прототип). Заполняют корпус интерметаллидом. Определяют конструктивную плотность интерметаллида
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134006/945.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
где
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134006/945.gif)
Mин=
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/965.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/965.gif)
где Mин - масса интерметаллида (кг);
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/965.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/2134230-2t.gif)
где
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/2134230-3t.gif)
Mин - масса интерметаллида (кг);
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/2134230-4t.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134006/945.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
где
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134006/945.gif)
K = 1,25. Уплотняют интерметаллид (трехкратно) и досыпают интерметаллид (трехкратно). Определяют эксплуатационную плотность интерметаллида
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
где
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
K - коэффициент уплотнения интерметаллида. Определяют массу интерметаллида
Mин=
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/965.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134003/183.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/965.gif)
где Mин. - масса интерметаллида (кг);
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134022/947.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/965.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/2134230-5t.gif)
где
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/2134230-6t.gif)
Mин - масса интерметаллида (кг);
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/2134230-7t.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/2134230-8t.gif)
где
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/2134230-9t.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/2134230-10t.gif)
![способ получения водородоаккумулирующего элемента, патент № 2134230](/images/patents/337/2134230/965.gif)
Класс C01B6/00 Гидриды металлов; монобораны или дибораны; их комплексные соединения
Класс H01M12/06 с одним металлическим и одним газовым электродом