2023, Выпуск 2

EDN: GOIGJW

Авторы

Асхадуллин С.Р.¹, Осипов А.А.², Ягодкин М.И.²

Организация

¹ Обнинский институт атомной энергетики НИЯУ МИФИ, Обнинск, Россия
² АО «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия

Асхадуллин С.Р. – аспирант. Контакты: 249040, Обнинск, Калужская область, Студгородок, 1. Тел.: (910) 546-56-82; e-mail: s.askhadullin@mail.ru.>
Осипов А.А. – научный сотрудник, кандидат технических наук.
Ягодкин М.И. – инженер-теплофизик.

Аннотация

Статья посвящена проведению синтеза водорода методом окисления Al в расплаве Sn водяным паром. Данный метод получения водорода имеет следующие преимущества:
– безопасность (нет выделения «гремучего газа», как в электролизе воды);
– «управляемость» синтеза (возможность приостановления процесса и его возобновления путём отключения/включения нагрева узлов установки и подачи реагентной газовой смеси);
– сопутствующее получение ценного «побочного» продукта – аэрогеля (гидрат оксида алюминия), проявляющего сорбционные свойства к неорганическим соединениям, обладающего также уникальными теплоизоляционными и другими свойствами.
Собрана установка, позволяющая осуществлять синтез водорода из бинарного расплава Sn-Al путем окисления последнего водяным паром, подаваемым под уровень расплава с помощью барботажа газовой смеси Ar-H₂O. Расчеты выполнялись с использованием эмпирических температурных зависимостей растворимости Al в расплаве Sn. Величины растворимости Al в расплаве Sn взяты из диаграммы состояния системы Sn-Al.
В ходе данной работы варьировались следующие параметры: температура расплава, содержание Al в расплаве, расход газа-носителя. Наиболее оптимальными для проведения синтеза водорода с точки зрения стабильности генерации и высокого выхода оказались следующие параметры:
– температура расплава – 500 °C;
– расход газовой смеси (аргон-водяной пар) – 1,8 л/ч;
– температура увлажнителя – 60 °C;
– содержание алюминия в бинарном расплаве Sn-Al – 0,07 % мас.
Максимальный выход водорода при использовании данных параметров составил 7,07 л за время генерации на протяжении 13 суток.

Ключевые слова
водород, бинарный расплав, олово, алюминий, генерация водорода, термохимическое разложение воды, водяной пар, окисление бинарного расплава

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

УДК 54.057

Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2023, № 2, c. 195–202