CC BY
10
УДК 662.1
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТВЕРДОТОПЛИВНЫХ СОСТАВОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА А.А. Новиков, Э.Р. Ногачева*, И.В. Нечаев
(ФГБОУВО «Самарский государственный технический университет»; *е-таИ: elv-86@mail.ru)
Исследована пиротехническая основа твердых топлив разного состава в целях получения водорода в режиме вынужденной конвекции продуктов сгорания. В качестве горючего применялся боргидрид калия, в качестве окислителя - оксиды и гидрок-сиды металлов. Для каждого случая отработана рецептура топлива с оптимальным процентным содержанием компонентов. Исследования показали, что среди применяемых в качестве окислителей оксидов металлов (СиО, Fe203, Мп02, Мо03) наибольшей газопроизводительностью обладает Мп02. При использовании в качестве окислителей гидроксидов металлов №(0Н)3, А1(0Н)3 и Н3В03 максимальную газопроизводительность позволяет обеспечить №(0Н)3.
Ключевые слова: водород, твердые топлива, пиротехническая основа, оксиды и гидроксиды металлов, газопроизводительность.
В 70-е годы ХХ в. в технике появилось новое направление, получившее название «водородная энергетика» [1]. В водородной энергетике водород рассматривается как энергоноситель, способный заменить существующие природные энергоносители - нефть, природный газ, уголь. Основной предпосылкой служит то, что в природе имеются практически неограниченные сырьевые запасы водорода (преимущественно вода). Кроме того, при сгорании водорода вновь образуются пары воды и таким образом поддерживается кругооборот воды в природе, что создает условия для поддержания окружающей природной среды в сбалансированном состоянии. В этом заключаются уникальные, не имеющие аналогов свойства водорода.
Водород как эффективное горючее широко использовался в ракетно-космической технике по программе «Шатлл» в США, в ракетах-носителях «Ариан» во Франции, в разгонных блоках в Индии и Японии. Применение жидкого водорода в ракетно-космической системе «Сатурн» по программе «Апполон» позволило США в 60-е годы осуществить высадку человека на Луну. Кроме того, в ракетно-космической технике он использовался в электрохимических генераторах (ЭХГ) прямого преобразования химической энергии топлива в электрическую.
В СССР жидкий водород в качестве ракетного горючего и топлива для ЭХГ использовался по программе «Энергия-Буран», а также в качестве топлива для экспериментального самолета ТУ-155. Впоследствии разрабатывались проекты
ракетных разгонных блоков с водородно-кисло-родными двигателями и гиперзвуковых самолетов, где жидкий водород незаменим не только как высококалорийное топливо, но и как эффективный хладоагент несущих поверхностей (удельная теплоемкость у водорода в 6,5 раза выше, чем у керосина).
Основные способы получения водорода следующие: паровая конверсия метана и природного газа, газификация угля, электролиз воды, пиролиз, биотехнологии, частичное окисление и т. д. В случае стационарных систем для генерации водорода энергетически наиболее выгодно использовать электролизеры, а в случае автономных паровых аккумуляторов предпочтительнее применять гидрореагирующие металлы, реакцию взаимодействия которых с водой можно проводить как электрохимическую с получением не только водорода, но и электрической энергии, и тепла. В тех случаях, когда требуется получить небольшое количество водорода (до 10 м3) за время в пределах нескольких десятков секунд, возможно применение газогенераторов (ГГ) на твердотопливных и пиротехнических составах в автономных системах.
Основные компоненты пиротехнических составов: вещество, генерирующее водород и одновременно выполняющее функцию горючего, и окислитель, временно выполняющий функцию горючего и окислителя, выделяющего при разложении активный кислород. Водород с температурой 20 °С и чистотой от 99,6 до 100 % теоретически можно получить, используя в качестве
горючего гидриды и боргидриды металлов ряда щелочных металлов и алюминия (А1Н4, ЫВН4, №ВН4, КВН4). Причинами их потенциального использования являются высокие объемная и массовая плотность водорода, а также мягкие условия его получения. Так, плотность водорода в боргидриде калия составляет 0,083 г/см3, в боргидриде натрия - 0,112 г/см3, в амминбора-не - 0,145 г/см 3, что превышает плотность жидкого водорода (0,07 г/см 3) [2]. В качестве окислителей предпочтительно использовать такие оксиды, как СиО, Ре203, Мп02, У205 и Мо03, а также гидроксиды металлов (А1(0Н)3, №(0Н)3 и Н3ВО3). Штатные окислители из нитратов и перхлоратов щелочных металлов в целях увеличения скорости горения составов используются только в комбинированных окислителях.
С 70-х годов ХХ в. проведено много исследований в направлении применения гидридов и боргидридов металлов для получения водорода.
В 1976 г. была запатентована рецептура твердого топлива на основе А1Н3 [3], где водород получали в результате взаимодействия в режиме горения по реакции (температура реакции 3000 К, удельное газовыделение водорода 300 см3/г):
А1Н3 + Бе203 ^ 2Бе + А1203 + 3Н2.
Топливо такого состава имеет невысокую скорость горения, не способно к быстрому (взрывному) превращению и имеет достаточно высокую температуру воспламенения (не менее 500 °С).
Наряду с Fe203 в качестве окислителей борги-дридов общей формулы Ме(ВН4) использовали А1203, 1п203 и Со203, температура водорода в этом случае составляет от 873 до 973 К. Холодный водород с температурой от 453 до 460 К получали разложением А1Н3 [4, 5].
Проведены исследования в направлении использования производных гидразина, где получение водорода осуществлялось при горении гидразинбисборана Н2Н2 2ВН3 с разложением диаммонийдиборана Н2В(НН3)2ВН4. При этом выход водорода составлял от 13,4 до 16,7 мас.% при содержании водорода от 99,0 до 99,6 мас.% [6].
В дальнейшем проводили исследования с применением растворов органических кислот (муравьиной, уксусной, яблочной, лимонной, щавелевой, аскорбиновой, винной, янтарной и таурино-вой) [7, 8] или растворов неорганических кислот (соляной, серной, азотной и фосфорной) [9-13]. Основной недостаток данных способов получения водорода за счет взаимодействия гидридов и борогидрида металлов с кислотами заключается
в сложности контроля скорости газогенерации, поскольку процесс протекает очень стремительно (в течение 1-4 с).
Одновременно проводили исследования по получению водорода из борогидридов металлов (боргидрид натрия, боргидрид калия) с применением различных катализаторов: хлорида железа [14, 15], хитозана [16], катализатора на основе борида кобальта [17, 18], гидрокарбоната натрия [19, 20], фосфорной кислоты [21, 22], комплексного катализатора Co(II) Schiff Base [23] и т.д. Недостатки этих способов получения состоят в образовании побочных продуктов реакции, загрязняющих водород, вредном воздействии на окружающую среду и высокой стоимости катализаторов.
В 90-е годы ХХ в., когда дальнейшее изучение твердотопливных составов потребовало прикладных исследований, возникла необходимость разработки испытательных стендов, позволяющих регистрировать характер изменения давления, а также температурного профиля в двух фазах ГГ и приемной емкости. Принципиальная схема такого испытательного стенда, разработанного и созданного специалистами СамГТУ, представлена на рисунке.
Стенд состоит из газогенератора (1) и газовода (2), по которому генерируемый газ поступает в приемную емкость (3). Материальная часть размещается в бронекабине. В корпусе ГГ имеется шесть штуцеров под термопары. В зависимости от газовой среды используются хромель-копе-ливые, хромель-алюмеливые, платино-родиевые и вольфрамо-рениевые термопары с диаметром спая 20 мкм. Они позволяют установить характер изменения температуры по оси ГГ и скорость перемещения высокотемпературной зоны основной реакции горения.
Давление в донной части ГГ и предсопловом объеме регистрируется с помощью датчиков давления (10). Для датчиков давления вторичными приборами служат тензостанция (4) и осциллограф или компьютер (8), а для термопар - усилители (5)-(7). Запуск осциллографа происходит в момент подачи тока на мостик накаливания воспламенителя. Показания термопары (9) и датчика давления (10) используются для расчета удельной газопроизводительности.
Анализ патентной и научной литературы показал, что получение водорода в большинстве случаев протекает по реакции гидролиза гидридов металлов, что требует организации последующего хранения и транспортирования водорода. Авторы данной статьи предлагают использовать
Принципиальная схема испытательного стенда по определению характеристик твердотопливных составов: 1 - газогенератор, 2 - газовод, 3 - приемная емкость, 4 - усилитель датчиков давления типа ЛХ, (5-7) - усилители сигнала термопар, 8 - осциллограф Н-117 или компьютер, 9 - термопара приемной емкости, 10 - датчик давления ЛХ
приемной емкости
для получения водорода метод горения твердых топлив. В твердое топливо при этом необходимо дополнительно вводить горючесвязующее, которое должно выполнять функцию источника водорода и создавать пористый коксовый остаток, фильтрующий продукты сгорания во всем объеме ГГ.
Испытание рецептур твердых топлив можно проводить в двух режимах горения: кондуктив-ном и конвективном. Испытания цилиндрических зарядов из твердого топлива в режиме торцевого кондуктивного горения, когда тепло от горящего слоя передается следующему за счет теплопроводности, показали, что топливо горит с небольшой скоростью от 0,5 до 3,0 мм/с. В целях увеличения
скорости горения составов (что увеличит также и расходные характеристики ГГ) предлагается использовать конвективное горение. В этом случае топливо перекрывает все сечение камеры ГГ, заряд воспламеняется с донного торца, продукты разложения состава проходят либо по порам заряда, либо по сформированным во время проходного прессования каналам, отдавая тепло их поверхности и охлаждаясь до температуры окружающей среды. Этот способ получения газов назван режимом вынужденной конвекции продуктов сгорания (ВКПС). Данный режим и конструкция ГГ были запатентованы [24]. Применение подобного способа позволяет увеличить газопроизводитель-
ность составов твердых топлив и обеспечить условия безопасного процесса получения газа в режиме вынужденной конвекции продуктов сгорания через исходное вещество.
Экспериментальная часть
Цель настоящей работы - исследование влияния изменения состава пиротехнической основы твердых топлив на объем получаемого водорода с низкой температурой газа в режиме ВКПС. В качестве горючего применяли КВН4, поскольку он обладает меньшей гигроскопичностью по сравнению с другими борги-дридами, а также меньшей реакционной способностью по отношению к воде. КВН4 имеет следующие свойства:
Тпл. = 640 °С;
Тразл. (в азоте) = 584 °С;
Тразл. (в водороде) = 676 °С;
Тразл. (интенсивного) = 680-700 °С;
р = 1,175 г/см3;
Qобр = 54,7 ккал/моль или 1019,56 ккал/кг;
Q разл = 4264 кДж/кг. Термическое разложение КВН4 протекает по уравнению [2]:
КВН4 ^ К + В + 2Н2 - 4264 кДж/кг.
В качестве окислителей применяли оксиды и гидроксиды металлов (СиО, Бе203, Мп02, Мо03, У205, W03, №(0Н)3, А1(0Н)3, Н3В03). Термическое разложение пиротехнической основы твердых топлив изучали на установке «ТИегто8сап-2». При исследовании пиротехнической основы твердых топлив оценивали следующие параметры: плотность, удельная газопроизводительность, скорость горения, пористость.
На первом этапе экспериментальных исследований была проводена оценка возможности использования в качестве окислителей оксидов металлов (СиО, Бе203, Мп02, Мо03, У205, W03).
1. Пиротехническая основа твердых топлив состава КВН4/Бе203.
Получение водорода идет по реакции окисления КВН4:
КВН4 + Бе203 ^ КВ02 + Бе + Бе0 + 2Н2|.
Результаты испытаний данной пиротехнической основы приведены в табл. 1.
2. Пиротехническая основа твердых топлив состава КВН4/Си0.
Получение водорода идет по реакции окисления КВН4:
КВН4 + 2Си0 ^ 2Си + КВ02 + 2Н2|.
Т а б л и ц а 1
Результаты испытаний пиротехнической основы состава КВН. + Ре,03
Состав, % КВН4/ Бе203 Удельная газопроизводительность, л/кг Полнота выделения водорода, % Ш /Ш пр. теор. Скорость горения, мм/с Плотность, г/см3 Пористость, %
Ш пр. Ш теор. Ртеор. Рпр.
35/65 286 290,5 100,0 8,24 2,32 1,24 45
40/60 280 332,0 84,3 6,67 2,18 1,18 46
45/55 250 373,5 67,0 5,85 2,04 1,10 46
50/50 140 415,0 33,7 5,62 1,90 1,05 45
Т а б л и ц а 2
Результаты испытаний пиротехнической основы топлива состава СиО + КВН4
Состав, % КВН4/Си0 Удельная газопроизводительность, л/кг Полнота выделения водорода, % Ш /Ш пр. теор. Скорость горения, мм/с Плотность, г/см3 Пористость, %
Ш пр. теор. Ртеор. Рпр.
40/60 193,8 332,0 58,4 25,00 2,30 1,10 52
45/55 173,4 373,5 46,5 17,90 2,13 1,09 49
50/50 127,5 415,0 30,7 3,85 1,99 1,08 46
55/45 - 456,5 затухает - - - -
Результаты испытаний данной пиротехнической основы приведены в табл. 2.
3. Пиротехническая основа твердых топлив состава КВН4/Мп02.
Получение водорода идет по реакции восстановления:
КВН4 + Мп02 ^ КВ02 + Мп + 2Н2|.
Результаты испытаний данной пиротехнической основы приведены в табл. 3.
4. Пиротехническая основа твердых топлив состава КВН4/оксид металла (Мо03, У205, W03).
Результаты испытаний представлены в табл. 4.
По результатам проведенных испытаний пиротехнической основы твердых топлив на основе КВН4 и оксидов металлов (СиО, Ре203, Мп02, Мо03, У205, W03) видно, что наибольшей газопроизводительностью обладает пиротехническая основа с использованием в качестве окислителя Мп02, поэтому дальнейшие исследования по изучению влияния давления прессования на рабочие характеристики заряда (удельная газопроизводительность, скорость горения, плотность, по-
ристость) проводили на пиротехнической основе, состоящей из КВН4/Мп02 в соотношении 50/50. Результаты испытаний представлены в табл. 5.
Из анализа данных, приведенных в табл. 5, видно, что с ростом давления прессования наблюдается тенденция к увеличению удельной газопроизводительности с 330 до 367 л/кг, средняя скорость горения при этом составляет 47,3 мм/с, плотность возрастает до 0,98 г/см3, а пористость уменьшается на 13%, т.е. возрастает коэффициент заполнения камеры топливом. Таким образом, среди оксидов металлов Мп02 проявляет себя как наиболее перспективный окислитель КВН4.
На втором этапе проводили оценку возможности использования в качестве окислителей ги-дроксидов металлов.
1. Пиротехническая основа твердых топлив состава КВН4/№(0Н)3.
Получение водорода идет по реакции восстановления:
5КВН4 + 6№(0Н)3 ^ 5КВ02 + 2№304 + 9Н2|.
Результаты представлены в табл. 6.
Т а б л и ц а 3
Результаты испытаний пиротехнической основы состава КВН4 + Мп02
Состав, % КВН4/ Мп02 Удельная газопроизводительность, л/кг Полнота выделения водорода, % Ш /Ш пр. теор. Скорость горения, мм/с Плотность, г/см3 Пористость, %
Ш пр. Ш теор. Ртеор. Рпр.
30/70 250 249,0 100,00 75,00 2,53 0,78 69
35/65 300 290,5 100,00 70,30 2,34 0,78 67
40/60 340 332,0 100,00 63,38 2,17 0,78 64
45/55 372 373,5 99,60 58,94 2,03 0,77 62
50/50 340 415,0 81,93 46,87 1,90 0,78 59
55/45 250 456,5 54,76 47,90 1,79 0,08 59
60/40 199 498,0 39,96 46,39 1,69 0,93 56
65/35 102 539,5 18,90 45,45 1,60 0,83 54
Т а б л и ц а 4
Результаты испытаний пиротехнической основы состава КВН4 + Мо03, У205, W0
Состав, % КВН4/Мех0у Удельная газопроизводительность, л/кг Полнота выделения водорода, % Ш /Ш пр. теор. Скорость горения, мм/с
Ш пр. Ш теор.
55/Мо03 266,0 456,5 58,3 1,8
55/У205 - - не горят -
55т03 - - не горят -
Т а б л и ц а 5
Результаты испытаний пиротехнической основы состава КВН4 + МпО,
Удельное давление прессования, МПа 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0
Удельная газопроизводительность, л/кг 330,0±10 344,2±6 342,2±8 354,4±5 356,0±10 367,0±6
Скорость горения, мм/с 46,61 45,84 42,00 45,35 53,90 48,52
Плотность, г/см3 0,73 0,80 0,83 0,85 0,85 0,98
Пористость, % 61 58 56 55 52 48
Полнота выделения водорода Ш /Ш пр. теор. 79,50 82,94 82,46 85,4 84,02 88,48
Т а б л и ц а 6
Результаты испытаний пиротехнической основы топлива состава КВН4 + №(0Н)3
Состав, % КВН4/ №(0Н)3 Удельная газопроизводительность, л/кг Полнота выделения водорода, % Ш /Ш пр. теор. Скорость горения, мм/с Плотность, г/см3 (Рпр.) Пористость, %
Ш пр. теор.
45/55 460,0 541,6 84,98 37,1 1,90 46
50/50 450,0 567,7 79,30 59,1 1,83 53
55/45 397,8 594,0 67,00 57,1 1,74 50
С увеличением количества КВН4 в топливе газопроизводительность падает, а скорость возрастает. Кроме того, при соотношении компонентов 45/55 наблюдается максимальное выделение водорода, что свидетельствует об участии №(0Н)3 в окислительно-восстановительной реакции.
В целях увеличения газопроизводительности составов на основе КВН4/Мп02 в них вводили Н3В03 или А1(0Н)3.
2. Пиротехническая основа твердых топлив состава КВН4/Мп02/Н3В03
Результаты испытаний представлены в табл. 7.
3. Пиротехническая основа твердых топлив состава КВН4/Мп02/А1(0Н)3
Получение водорода осуществляется по реакции восстановления:
3КВН4 + 4А1(0Н)3 ^ 2А1203 + 3КВ02 + 12Н2|.
Результаты испытаний представлены в табл. 8.
Введение в состав пиротехнической основы Н3В03 практически не влияет на газопроизводительность состава, однако введение 10% Н3В03 оказывает существенное влияние на скорость горения, вызывая ее линейное снижение более чем в два раза за счет окислителя, не вступающего в реакцию горения.
Введение от 10 до 18% гидроксида алюминия сопровождается ростом газопроизводительности на 20%, при этом скорость горения остается практически на одном уровне, дальнейшее увеличение содержания А1(0Н)3 приводит к снижению газопроизводительности и при 20% А1(0Н)3 скорость горения уменьшается в 12 раз, а газопроизводительность составляет 50% по сравнению с теоретическими расчетами.
Максимальная газопроизводительность на основе КВН4 может быть получена при использовании в качестве окислителя №(0Н)3. В данном случае газопроизводительность составляет 460 л/кг.
Заключение
В настоящей статье по исследованию возможности разработки рецептуры топлива для генерации водорода было отмечено, что в основном для получения водорода высокой чистоты как в США, так и в нашей стране использовались гидриды металлов и оксиды или гидроксиды.
Получение водорода из пиротехнической основы твердых топлив проводили в режиме ВКПС. Испытания показали, что в данном режиме наблюдается многостадийность процесса
Т а б л и ц а 7
Результаты испытаний пиротехнической основы топлива состава КВН4 + Мп02 + Н3В03 в режиме ВКПС
Состав, % КВН4/Мп02/Н3В03 Удельная газопроизводительность, л/кг Полнота выделения водорода, % Ш /Ш пр. теор. Скорость горения, мм/с Плотность, г/см3 Пористость, %
Ш пр. теор. Ртеор. Рпр.
45/52,2/2,5 331,5 387 85,67 67,3 1,98 0,92 53
45/50/5 346,8 401 86,50 53,0 1,93 0,94 51
45/47,5/7,5 331,5 415 79,90 42,6 1,89 0,93 51
45/45/10 336,6 429 78,50 28,0 1,84 0,96 49
Т а б л и ц а 8 Результаты испытаний пиротехнической основы топлива состава КВН4 + Мп02 + А1(0Н)3 в режиме ВКПС
Состав, % КВН4/Мп02/ А1(0Н)3 Удельная газопроизводительность, л/кг Полнота выделения водорода, % Ш / Ш пр. теор. Скорость горения, мм/с Плотность, г/см3 Пористость, % Ш /Ш пр. теор.
Ш пр. теор. Ртеор. Рпр.
45/52,5/2,5 341,7 384,2 89,0 52,10 2,0 0,87 56,5
45/50/5 357,0 395,4 90,3 54,60 1,99 0,85 56,0
45/47,5/7,5 359,9 406,6 87,8 64,00 1,97 0,86 56,0
45/45/10 377,4 417,8 90,3 63,30 1,95 0,87 55,0
45/40/15 418,3 438,1 95,5 20,35 1,90 0,87 54,0
45/35/20 234,0 462,4 50,6 5,10 1,87 0,88 53,0
45/25/30 180,0 507,4 3,5 Горение отсутствует 1,8 0,87 52,0
разложения КВН4 за счет пиролиза его остатков при контакте с высокотемпературными шлаками после прохождения волны горения, что подтверждается полнотой его разложения.
Наиболее перспективен (с точки зрения максимальной величины газопроизводительности и полноты разложения КВН4) состав, в котором в качестве окислителя используется Мп02. Данный состав обладает удовлетворительной для режима ВКПС скоростью горения, которая в десятки раз выше, чем при кондуктивном режиме.
Применение в качестве окислителей ги-дроксида алюминия и борной кислоты не позволяет получить устойчивого горения в режиме ВКПС. Однако добавление до 15% А1(0Н)3 к составу на основе КВН4/Мп02 приводит к росту газопроизводительности примерно на 20% при сохранении постоянной скорости горения и полноты разложения компонентов с выделением водорода. Можно предположить, что на первом этапе Мп02 как перекисное соединение вступает в реакцию с КВН4, на втором этапе происходит
разложение А1(0Н)3. Введение до 10% Н3В03 не оказывает влияния на газопроизводительность, однако более чем в два раза понижает скорость горения.
Несомненным преимуществом перед составами на основе оксидов металлов обладают составы, содержащие №(0Н)3, которые позволяют увеличить выход водорода. №(0Н)3 характеризуется максимальной газопроизводительностью. Предварительная оценка показала, что уменьшение содержания №(0Н)3 приводит к росту скорости горения, что требует более детальных исследований.
Кроме отмеченного направления дальнейших исследований необходимо более детально исследовать состав на основе Мп02 и гидроксида №(0Н)3 с подробным изучением влияния масштабного фактора, пористости заряда и вида связующего. Исследование выполнено в рамках бюджетного финансирования ФГБОУ ВО «СамГТУ», инженерно-технологический факультет. Конфликта интересов нет.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шпильрайд Э.Э., Малышенко С.П., Кулешов Г.Г. Введение в водородную энергетику. М., 1984.
2. Хаин В.С., Мальцева Н.Н., Волков А.А. Борогидриды металлов. Т. 1: Борогидриды щелочных металлов и тетраалкиламмония. Ухта, 2001.
3. OrvalE. Ayers, Roy E. Patrick. Pat. US № 3948700. Filed 8.11.1974, published 6.04.1976.
4. OrvalE. Ayers, Roy E. Patrick. Pat. US № 3948699. Filed 8.11.1974, published 6.04.1976.
5. Chester W. Huskins, Roy E. Patrick. Pat. US № 3940474. Filed 6.08.1974, published 24.02.1976.
6. LouisR. Grant, Joseph E. Flanagan. Pat. US № 4381206. Filed 20.07.1981, published 26.04.1983.
7. Akdim О., Demirci U.B., Miele P. // International Journal of Hydrogen Energy. 2009. Vol. 34. P. 7231.
8. Kim H.J., Shin K.-J., Kim H.-J., Han M.K., Kim H., Shul Y.-G., Jung K.T. // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. Vol. 35. P. 12239.
9. Кущ С.Д., Тарасов Б.П., Булычев Б.М. Пат. РФ № 2345829. Заявл. 10.05.2008, опубл. 10.02.2009.
10. Сгрои Э.Д., Степан К.Р., Курелло Э.Д., Курелло М. Пат. РФ № 2444472. Заявл. 20.07.2009, опубл. 10.03.2012.
11. Murugesan S., Subramanian V.R. // J. Power Sources. 2009. Vol. 187. P. 216.
12. Hsu L., Huang M., Anderson G., Rubio A., Kerber M., Putnam M, Phipps A. // ECS Transactions. 2016. Vol. 75. P. 515.
13. Abdul-Majeed W.S., Arslan M.T., Zimmerman W.B. // International Journal of Industrial Chemistry. 2014. Vol. 5. N 15. P. 1.
14. Asli Boran, Serdar Erkan, Inci Eroglu // International journal of hydrogen energy. 2019, Vol. 44. Р. 18915.
15. Aman D., AlkahlawyA.A., Zaki T. // International journal of hydrogen energy. 2018. Vol. 43 P. 18289.
16. Fayaz Ali, Sher Bahadar Khan, Abdullah M. Asiri // International journal of hydrogen energy. 2019. Vol. 44. P. 4143.
17. Nainesh Patel, Antonio Miotello // A review and the perspectives to substitute noble metals. International journal of hydrogen energy. 2015. Vol. 40. P. 1429.
18. Нецкина О.В., Симагина В.И., Комова О.В., Озерова А.М. Пат. РФ № 2689587. Заявл. 09.04.2018, опубл. 28.05.2019.
19. Kim J.-H., ChoiК.Н., Choi Y.S. // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. Vol. 35. N 9. P. 4015.
20. Sim J.-H., Lee C.J., Kim T. // Energy Procedia. 2014. Vol. 61. P. 2058.
21. Asim Balbay, Cafer Saka // Iinternational journal of hydrogen energy 2018. Vol. 43. P. 21299.
22. Cafer Saka, Asim Balbay // Iinternational journal of hydrogen energy 2018. Vol. 43. P. 19976.
23. Dilek Kilinc3 Omer Sahin // International journal of hydrogen energy. 2019. Vol. 44. P. 18848.
24. Новиков A.A., Самборук А.Р. Пат. РФ № 2050966. Зарег. 22.04.1992; опубл. 27.12.1995.
Поступила в редакцию 10.09.2019 Получена после доработки 12.10.2019 Принята к публикации 14.11.2019
RESEARCH AND DEVELOPMENT OF SOLID THREE COMPOSITIONS FOR THE PRODUCTION OF HYDROGEN APPLICABLE
A.A. Novikov, E.R. Nogacheva*, I.V. Nechaev
(Federal State Educational Institution of Higher Education "Samara State Technical University"; *e-mail: elv-86@mail.ru)
тае pyrotechnic basis of solid fuels of various compositions was studied with the aim of producing hydrogen in the mode of forced convection of combustion products. Potassium borohydride was used as fuel, and metal oxides and hydroxides as an oxidizing agent. For each case, the fuel formulation was tested with an optimal percentage of components. It was shown that of the metal oxides used as oxidizing agents - CuO, Fe2O3, MnO2, MoO3, MnO2 has the highest gas productivity. When Ni(OH)3, Al(OH)3, H3BO3 metal hydroxides are used as oxidizing agents, Ni(OH)3 can provide maximum gas production.
Key words: hydrogen, solid fuels, pyrotechnic base, metal oxides and hydroxides, gas production.
Сведения об авторах: Новиков Александр Александрович - доцент кафедры химии и технологии полимерных и композиционных материалов ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет», канд. техн. наук (htpkm@samgtu.ru); Ногачева Эльвира Раильевна - доцент кафедры химии и технологии полимерных и композиционных материалов ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет», канд. техн. наук (elv-86@mail.ru); Нечаев Илья Владимирович - профессор кафедры химии и технологии полимерных и композиционных материалов ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет», докт. техн. наук (tehpok@gmail.com).
