Регистрация / Вход
Прислать материал

Моделирование физико-химических процессов получения водорода при химическом разложении воды алюминием и его сплавами в водных растворах щелочи

Сведения об участнике
ФИО
Чудотворова Елизавета Олеговна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет дизайна и технологии"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о Земле, экология и рациональное природопользование
Раздел области наук
Экология
Тема
Моделирование физико-химических процессов получения водорода при химическом разложении воды алюминием и его сплавами в водных растворах щелочи
Резюме
В Париже 12 декабря 2015 года на Климатическом саммите ООН принято соглашение, целью которого является замедление глобального потепления за счет сокращения выбросов парниковых газов и использования угля, нефти и природного газа. Договор призывает все страны мира начать быстрый переход к экологически чистым источникам энергии – водородной энергетике. В работе представлены результаты исследования по изучению кинетики получения водорода при химическом разложении воды алюминием и его сплавами в водных растворах щелочи. Выполнена оптимизация условий проведения реакции. Разработаны предложения по технологической схеме генерации водорода непрерывного действия.
Ключевые слова
Экология, водород, водородная энергетика, алюминий, водный раствор щелочи.
Цели и задачи
Целью фундаментального исследования является изучение кинетики получения водорода при химическом разложении воды алюминием и его сплавами в водных растворах щелочи, оптимизация условий проведения реакции и исследование состава продуктов реакции для разработки технологической схемы генерации водорода непрерывного действия. Задачи фундаментального исследования включают создание общей кинетической схемы физико-химических процессов получения водорода при химическом разложении воды алюминием и его сплавами в водных растворах щелочи при концентрациях от 0,1 до 10М на основании теоретического и экспериментального моделирования этого процесса для получения кинетических закономерностей с учетом одновременно и параллельно протекающих реакций активации алюминия, окисления активированной поверхности алюминия, разложения воды алюминием до водорода и диссоциации алюмината натрия.
Введение

Экологической ситуации мира присущи все основные черты и проявления глобального экологического кризиса. Нужно перейти на путь развития новых экологически чистых и энергоэффективных технологий. Перспективным решением является аккумулирование энергии посредством промежуточных энергоносителей – энергоаккумулирующих веществ (ЭАВ). Таким энергоносителем может стать алюминий. Продукты его окисления можно вторично использовать для восстановления металла, поэтому нет необходимости значительно расширять добычу алюмосодержащих ископаемых. Существует концепция выработки электроэнергии, которая основывается на окислении алюминия водой. В ходе реакции образуются водород и тепловая энергия.

Методы и материалы

Методы исследования основаны на проведении экспериментальных исследований на модели автономного генератора водорода, оснащенного реакционной камерой, в которую помещается пластина алюминия, обтекаемая водным раствором щелочи (Терещук В.С. Патент РФ 2253606). Регулирование скорости и продолжительности генерации водорода осуществляется путем изменения количественного и химического состава алюминия, концентрации щелочи в водном растворе и скорости подачи раствора щелочи в реакционную камеру. Теоретические исследования направлены на расчет кинетических закономерностей получения водорода с учетом процесса удаления с поверхности алюминия активатором (щелочью) оксида алюминия и реакции окисления активированной поверхности, а также диссоциации алюмината натрия для определения скорости восстановления щелочи.

Описание и обсуждение результатов

1. оптимальная концентрация щелочного раствора для получения водорода за максимальный короткий срок составляет 6 М.

2. Так же не важно, какой размер площади поверхности алюминия, он растворится приблизительно за один и тот же промежуток времени при условии, что они находятся в растворе с одной концентрацией.

3. При концентрации 6 М разные по площади образцы алюминия растворились приблизительно за 9 минут.

Используемые источники
1. Чудотворова Е.О., Бестужев П.И. Козляков В.В. Исследование кинетики производства водорода на основе окисления алюминия с водой. Москва, ФГБОУ ВПО «МГУДТ», 2015. – С.2.
2. Чудотворова Е.О., Козляков В.В. Исследование кинетики получения водорода при взаимодействии алюминия и его сплавов с водными растворами щелочи. М.: И-во ИМАШ РАН, 2015. – С.114.
3. Чудотворова Е.О., Бестужев П.И. Козляков В.В. Безопасность получения водорода при окислении алюминия водными растворами щелочи. М.: Академия ГПС МЧС России, 2016, 309-311.
4. Чудотворова Е.О., Козляков В.В. Моделирование процесса получения водорода на основе использования энергоаккумулирующих веществ. – Витебск, 2016.
5. Подгорный А.Н., Варшавский И.Л., Приймак А.И. Водород и энергетика. – Киев: 1984. – 144 с.
6. Варшавский И.Л. Энергоаккумулирующие вещества и их использование. – Киев: 1980. – 233 с.
Information about the project
Surname Name
Chodotvorova Elizabeth O.
Project title
Study of kinetics of hydrogen production in the interaction of aluminum and its alloys with aqueous alkali
Summary of the project
In Paris, 12 December 2015 UN climate summit accepted the agreement which purpose is to slow global warming by reducing greenhouse gas emissions and the use of coal, oil and natural gas. The Treaty calls on all countries to begin a rapid transition to using clean energy - hydrogen energy. In this article are presented the results of studies on the kinetics of hydrogen production in the chemical decomposition of water aluminum and its alloys in an aqueous alkaline solution, were made the optimization of the reaction conditions. The composition of the reaction products were studied. Have been developed the proposals on the technological scheme continuous generation of hydrogen.
Keywords
Hydrogen, hydrogen energy, aluminum, an aqueous solution of alkali.