Выбор гидрида металла для хранения водорода

[eyeball]

В случае хранения водорода в гидридной форме отпадает необходимость в громоздких и тяжёлых баллонах, требуемых при хранении газообразного водорода в сжатом виде, или сложных в изготовлении и дорогих сосудов для хранения жидкого водорода. При хранении водорода в виде гидридов объём системы уменьшается примерно в 3 раза по сравнению с объёмом хранения в баллонах. Упрощается транспортирование водорода. Отпадают расходы на конверсию и сжижение водорода.

Водород из гидридов металлов можно получить по двум реакциям: гидролиза и диссоциации.

Методом гидролиза можно получать вдвое больше водорода, чем его находится в гидриде. Однако этот процесс практически необратим. Метод получения водорода термической диссоциацией гидрида даёт возможность создать аккумуляторы водорода, для которых незначительное изменение температуры и давления в системе вызывает существенное изменение равновесия реакции образования гидрида.

Собственно вопрос к форумчанам, какой гидрид будет оптимальным для термической диссоциации по совокупности следующих параметров: низкая температура насыщения водородом "зарядка" (не выше 500К), высокий процент удельного содержания водорода (выше 3% по массе). В данный момент использую гидрид титана, но он меня не устраивает высокой температурой "зарядки" (650К) и сложным процессом "заряда" (нужно нагревать в вакууме до 1000К, потом охлаждать в среде водорода до 650К).

[Comanchero]

Насколько мне известно, водород хорошо растворяется в металлах платиновой группы...Но...это слишком дорого.

[worm2]

Гидрид лития, вроде, часто используется как источник водорода.
А если водород в этом гидриде в основном состоит из изотопа дейтерия, а литий из изотопа с массовым числом 6, то ещё выгоднее получается

[eyeball]

Comanchero, worm2, благодарю. С литием связываться крайне не хочется (дрянь еще та). А что скажете про гидрид магния? Можно ли повысить его водородоемкость с 1.7% до 2.5 - 3%?

[kda_ximik]

worm2 правильно указал на $LiH$ как на источник водорода. В других гидридах, в том числе и в $MgH_2$, содержание водорода уже меньше.
в $LiH$ доля водорода 1/7
а в $MgH_2$ доля водорода 1/12
Судите сами...
В то же время у меня вопрос: что такое водородоемкость? и как ее можно повышать, если в соединении всегда строго определенная доля элемента (растворение водорода в платиновой губке не учитываем).
И почему "С литием связываться крайне не хочется (дрянь еще та)..."? Магний по своим свойствам очень похож на магний (диагональное сходство в периодическом законе). Та же самая "дрянь"

[eyeball]

kda_ximik в сообщении #634619 писал(а):

В то же время у меня вопрос: что такое водородоемкость? и как ее можно повышать, если в соединении всегда строго определенная доля элемента (растворение водорода в платиновой губке не учитываем).
И почему "С литием связываться крайне не хочется (дрянь еще та)..."? Магний по своим свойствам очень похож на магний (диагональное сходство в периодическом законе). Та же самая "дрянь"

я с химией на "Вы", поэтому могу морозить бред и нести глупость

Литий требует хранения его в керосине, магний же можно просто хранить в сухой пробирке (да, он покрывается оксидом, но не вспыхивает на воздухе у тебя перед носом, как порошок лития).

[Comanchero]

kda_ximik в сообщении #634619 писал(а):

В других гидридах,

Если гидрид - это химическое соединение(в данном случае), то его извлечения из "накопителя" будеть энергетически затратнее, чем растворённого водорода в кристаллической решётке без химсвязи...

[eyeball]

Comanchero в сообщении #634870 писал(а):

kda_ximik в сообщении #634619 писал(а):

В других гидридах,

Если гидрид - это химическое соединение(в данном случае), то его извлечения из "накопителя" будеть энергетически затратнее, чем растворённого водорода в кристаллической решётке без химсвязи...

eyeball в сообщении #634107 писал(а):

Водород из гидридов металлов можно получить по двум реакциям: гидролиза и диссоциации.

Методом гидролиза можно получать вдвое больше водорода, чем его находится в гидриде. Однако этот процесс практически необратим. Метод получения водорода термической диссоциацией гидрида даёт возможность создать аккумуляторы водорода, для которых незначительное изменение температуры и давления в системе вызывает существенное изменение равновесия реакции образования гидрида.

[kda_ximik]

eyeball в сообщении #634794 писал(а):

kda_ximik в сообщении #634619 писал(а):

В то же время у меня вопрос: что такое водородоемкость? и как ее можно повышать, если в соединении всегда строго определенная доля элемента (растворение водорода в платиновой губке не учитываем).
И почему "С литием связываться крайне не хочется (дрянь еще та)..."? Магний по своим свойствам очень похож на магний (диагональное сходство в периодическом законе). Та же самая "дрянь"

я с химией на "Вы", поэтому могу морозить бред и нести глупость

Литий требует хранения его в керосине, магний же можно просто хранить в сухой пробирке (да, он покрывается оксидом, но не вспыхивает на воздухе у тебя перед носом, как порошок лития).

Литий не вспыхивает на воздухе, а медленно окисляется. Тыщу раз с ним работал. Более того, литий в керосине не тонет.
Даже натрий не вспыхивает в сухом воздухе

[eyeball]

kda_ximik в сообщении #635032 писал(а):

Литий не вспыхивает на воздухе

даже мелкодисперсный порошок (D частиц < 100мкм)?

[Comanchero]

eyeball в сообщении #635068 писал(а):

даже мелкодисперсный порошок (D частиц < 100мкм)?

Тонкая фольга металлического лития из литиевого аккумулятора окисляется на воздухе в момент разборки. Скорее даже не окисляется, а покрывается рыхлым белым порошком гидроксида лития.

[eyeball]

Спасибо всем. Определился, буду использовать гидрид магния, подкупила его дешевизна и относительно низкие необходимые температуры.

Вопрос закрыт.

[Droog_Andrey]

Comanchero в сообщении #635103 писал(а):

Скорее даже не окисляется, а покрывается рыхлым белым порошком гидроксида лития.

Именно окисляется, причём с образованием смеси оксида, гидроксида, нитрида и карбоната.

[PSP]

Водород хранить и получить ?
Всё просто :
http://elementy.ru/lib/431264

[abr_dabr_br]

Цитата:

Спасибо всем. Определился, буду использовать гидрид магния, подкупила его дешевизна и относительно низкие необходимые температуры.

Занимаюсь гидридами и диффузией водорода в гидридах в лаборатории межфазовых процессов каф.ЭТТ СПбГУ.
Имел дело с множеством гидридов и могу очень очень долго рассказывать про всякие тонкости и про то, почему на кривой козе к синтезу гидридов не подъедешь особо.

Насчет магния - я год делал установку по синтезу магния и отлаживал тех.процесс.
Это не так тривиально как кажется.
Чтобы добиться полноты гидрирования микрочастичек магниевого порошка (только тогда можно получить 7,5% весовых водорода в магнии для MgH2) необходимы некоторые пляски с бубном.
В частности, у меня в установке давление 100-120 атмосфер, термостабилизация 0,5 градуса при температуре 450 градусов.
Равномерность прогрева колбы и отсутствие градиента достигается за счет малого объема колбы - 1,5 кубика. За один синтез на установке размером (вместе со всеми вентилями, насосами, фильтрами и т.п.) с два хороших больших стола я делаю только 250 мг. гидрида магния.

Использую мелкодисперсные порошки сверхчистого и счистого магния. Очень много зависит от дисперсности порошка. Крупные порошинки не прогидрируются полностью, а создадут гидридную корку вокруг металлического ядра, и достичь стехиометрии MgH2 не получится.
Магний с примесями будет иметь другую кинетику гидрирования, а соответственно и другие условия.
Из более-менее коммерчески доступных порошков использую МПФ-4.

Важно использовать чистый водород при гидрировании из газовой фазы, иначе образец пассивируется примесями.

Кроме того магний неудобен в использовании с точки зрения малых равновесных давлений.
При температуре 350 градусов равновесное давление водорода над гидридом магния всего чуть-чуть превышает атмосферное.
При 450 градусах оно около 10 атмосфер (могу ошибаться слегка, на память цифры привожу).
при 650 градусах магний плавится уже и может изгадить то, в чем его плавят.

Кроме того сам магний да и гидрид магния очень хорошо горят и не тушатся водой. Тушение магниевых пожаров производят песком. И то это не особо помогает обычно =)


Кроме того он гидролизуется на воздухе при длительном хранении.


Можно вопрос - вам зачем гидриды? Какая задача стоит? Может быть я другой гидрид посоветую, или альтернативное решение задачи?

Если будут вопросы или захотите про синтез гидрида магния поговорить подробнее, то можете мне написать в контакте, id9846.
Дмитрий Елец.

-- 25.10.2013, 04:41 --

еще есть проверенный годами сплав лантан-никель5.
формирует раствор водорода LaNi5H6
емкость - 1,5 вес.% водорода.
2 атмосферы давление при комнатной температуре.
зарядка при комнатной температуре с превышением давления 10-15 атм.

у меня есть баллончик 1 литр.
В нем содержится 300 нормальных литров водорода.
дать не могу, используется в экспериментах.

можно обсудить варианты как нам соорудить для вас такой же баллончик.
сделать сплав теоретически могу. только вот лантана нет в достаточных количествах.