Дек 07 2000

СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЧИСТОТЫ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ХИТ

Опубликовано в 08:31 в категории Выставка "Перспектива ХХI"

СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЧИСТОТЫ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ХИТ

О.Ф. Ракитянская, Р.Н. Ступиченко, Л.В. Трухтанова

Одесский государственный университет им. И. И. Мечникова

В ОГУ разработан Ni-Cd малогабаритный дисковый аккумулятор типа Д-0,26Д*, в котором использован новый электродный материал с включением в него катализатора шпинельной структуры [1]. Ресурсные испытания опытной партии этого аккумулятора показали перспективность использования в его активной массе этого катализатора. Аккумулятор характеризуется высокими эксплуатационными характеристиками и увеличенным в 5 раз сроком службы по сравнению с известными аналогами. Используемый в нем катализатор синтезировали по известной методике: соосаждением гидроксидов Ni и Co из азотнокислых солей путем аммонизации с последующей прокалкой продуктов осаждения [2]. Однако, недостатком при производстве катализаторов этого типа в промышленных условиях является газовыделение окислов азота, которое наблюдается в процессе их синтеза, что значительно ухудшает условия работы персонала и загрязняет окружающую среду. Отмеченный факт препятствует широкому производству этих перспективных материалов для химических источников тока (ХИТ), несмотря на обеспечение их высоких электрохимических характеристик.

В связи с этим был проведен поиск путей денитрации технологического процесса при синтезе указанного катализатора и обеспечения его полной экологической чистоты. Найденный и разработанный способ обезвреживания технологического процесса от окислов азота основан на газофазном высокотемпературном восстановлении нитратов с применением карбамида (мочевины), в результате реакции взаимодействия которого с окислами азота образуются безвредные газы [3].

Для получения по этому способу катализатора гидроксиды никеля и кобальта, содержащие азотнокислые остатки, механически смешивали в определенном соотношении с карбамидом и прокаливали в разработанном режиме. Предлагаемая технологическая схема включает следующие стадии:

1. Стадию смешения сухого или мокрого гидроксида кобальта и никеля с карбамидом в массовом соотношении 2,1:1.

2. Создание паровой завесы при прокалке смеси карбамида и гидроксидов кобальта и никеля в печи.

3. Отвод газов через барбатер, который устанавливается в ёмкости предварительного растворения нитратов кобальта и никеля.

4. Установления вентилятора для отсоса газов по цепочке печь-барбатер-атмосфера.

Исследования показали высокую эффективность обезвреживания окислов азота путём их восстановления соединениями азота, образующимися при термической обработке карбамида. Определена оптимальная норма карбамида. Установлено, что карбамид может вводиться в растворенном виде после стадии аммонизации либо смешиваться с гидроксидом никеля и кобальта перед прокалкой. Данные исследований приведены в таблице.

Карбамид,

% стехиометрии

Ионы NO3- в газах,

% (мас)

Нетоксичные газы, % (мас)

0

100

0

200

49

51

300

29

71

400

18

82

500

0

100

         

Таким образом, предложенная технология позволяет полностью обезвредить газы, выделяющиеся при синтезе катализатора, от окислов азота, не изменяя характеристик материала. Следует отметить, что разработанный способ дает возможность осуществить безотходное производство продукта. При введении в продукты осаждения карбамида возникает избыток аммиака. Этот избыток может поглощаться раствором, содержащим нитраты никеля и кобальта, что позволяет с одной стороны снова включить раствор в технологический цикл получения катализатора, при этом уменьшая количество жидких отходов. С другой стороны, можно получить концентрированный раствор аммиачной селитры или плав, содержащий кобальт и никель, который применяется в качестве минеральных удобрений.

Разработанный способ обезвреживания токсичных окислов азота может быть использован в химическом производстве любых окисных систем, технология синтеза которых включает процесс термообработки. Область применения этих систем достаточно широка - от производства химических источников тока до полупроводниковой техники.

Полученный описанным методом катализатор был использован при изготовлении электродного материала для дискового аккумулятора Д-0,26Д*. Испытание этого аккумулятора показали по сравнению с известными аналогами увеличение его разрядной емкости на 20%, удельной энергии на 20%, снижение материалоемкости на 25%. Рабочий температурный интервал аккумулятора расширен до +50 оС. Сравнительные характеристики разработанного и известных источников тока приведены ниже.

Параметры

Тип аккумулятора

225 ДК «Varta» Германия

Д-0,26Д«Кузбасс-элемент», Россия

Д-0,26Д*, ОГУ, Украина

Емкость, А*час

0,225

0,260

0,310

Напряжение, В

1,2

1,2

1,2

Масса, кг

0,0118

0,0123

0,0123

Удельная энергия, Вт*час/кг

22,9

25,4

30,2

Удельная энергия, Вт*час/дм3

62,1

67,4

80,2

Удельная материалоемкость, г/Вт*час

43,6

39.5

33,1

Таким образом, предложенный способ обеспечения экологической чистоты рабочей зоны при производстве компонентов электродного материала, в который эти вещества будут введены, позволяет внедрить синтезированный катализатор в промышленное производство и использовать его при разработке аккумуляторов с увеличенным ресурсом работы типа Д-0,26Д*, Д-0,55Д* и других. При этом возникает возможность создания на Украине новых модификаций отечественных химических источников тока.

1. Ракитянська О. Ф., Ступіченко Р. М. Новий електродний матеріал для дискового лужного акумулятора з підвищеним ресурсом роботи // Тези доповідей на I Українському електрохімічному з’їзді, - Київ: - 1995. - С. 175.

2. Трунов А. М., Коцеруба А. И., Яковлева Н. М., Хапченко Л. И. Свойства окисных электрокатализаторов, полученных термическим разложением гидроксидов, соосажденных из растворов нитратов // Электрохимия. - 1979. - В1. - Деп267.

3. Ногоев К. Исследование взаимодействия мочевины с неорганическими соединениями. - Фрунзе.: АН Кирг. ССР. - 1964. - С.63-70.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.