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
УДК 54.057
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2023, № 2, c. 195–202