Катализатор для водород-воздушных топливных систем

Предложение относится к высокомолекулярной химии, в частности, касается производства катализаторов с заданными физико-химическими свойствами и конструкционными характеристиками. Катализатор имеет носитель 1, выполненный конструктивно в виде отдельного модульного элемента 2 или в виде электродного элемента 3, форма этих элементов выбирается или правильной геометрической: в виде плоского тела 4, или в виде объемного - 5; или в виде тела фасонной формы 6 - с неопределенной геометрической формой. Это позволяет размещать носитель катализатора в любых геометрических объемах. Конструкционную структуру носителя соединяют с каталитическим композиционным составом 7 методом прессования, или термического соединения, или температурного напыления. Каталитическая композиция составлена из платинированного наноматериала (УНМ) и фторированного наполнителя (ФН), взятых в виде наночастиц, нанокластеров и нановолокон при их соотношении соответственно; Pt - 15, УНМ - 75, ФН - 10 мас.%. Катализатор имеет следующие характеристики: каталитическая композиция -2 мг/см², удельная поверхность - 35 м ²/г, потеря массы 3-7.5% при t=200-300°С. Ил - 5; форм. - 2 п.

Предложение относится к химии высокомолекулярных соединений, в частности, касается производства катализаторов с заданными физико-химическими свойствами и конструкционными характеристиками.

Эффективность применения катализаторов в реакционных процессах очевидна, это приводит к активации процессов, увеличению выхода получаемых материалов, повышению производительности технических средств. В настоящее время известны принципиальные методы получения катализаторов для водород-воздушных топливных систем, содержащих каталитическую композицию и конструкционный носитель этого катализатора, выбираемый из металлических или полимерных подложек [Вейганд К., Методы эксперимента в органической химии, ч.2, с.21, 1952; RU 2187456, 2001; RU 2227120; 2003; RU 2325417, 2008].

Последнее из указанных технических решений является наиболее близким по сущности и достигаемому технологическому результату.

Выбранный прототип обладает существенными и очевидными недостатками, которые заключены в его принципиальной конструкционной и физико-химической сущности, использующей катализатор типа Ni/MgO, возможности применения которого существенно ограничены - в основном - для возгонки углеродсодержащих материалов.

Конструкционная схема таких катализаторов выполнена в виде отдельных блоков пористой и микропористой структуры материала, что существенно снижает активность материала ввиду быстрого заполнения пористой структуры и снижения размера площади контакта с материалом реакционной системы.

Технической задачей и положительным технологическим результатом предполагаемого катализатора является существенное повышение активности каталитической композиции, повышение производительности водород-воздушных топливных систем, использующих данный катализатор.

Кроме того, задачей является создание различных геометрических форм катализатора для возможного использования в установках разной модификации, позволяющих использовать модульные конструктивные системы без переработки топливных систем.

Указанная техническая задача и положительный результат достигаются за счет того, что катализатор для водород-воздушных топливных систем содержит каталитическую композицию и конструкционный носитель катализатора, при этом каталитическая композиция составлена из платинированного углеродного наноматериала и фторированного наполнителя, взятых в виде наночастиц, нанокластеров и нановолокон, эта композиция соединена с констукционным материалом носителя, выполненного в виде модульных отдельных элементов или в виде электродов, имеющих форму плоского или объемного тела правильной геометрической пли фасонной формы.

Катализатор харктеризуется тем, что каталитическая композиция соединена с материалом носителя путем прессования или термического соединения.

Катализатор характеризуется также тем, что модульные элементы выполнены в виде пластины или стержня, или цилиндра, шара, конуса.

На фиг.1 показан общий вид технической схемы катализатора для водород-воздушных топливных систем;

на фиг.2 - технологическая схема установки для получения катализатора;

на фиг.3 - геометрия конструкционной схемы катализатора;

на фиг.4, 5, 6, 7 - варианты геометрии формы конструкционной схемы катализатора.

Такая физико-химическая и конструкционная система катализатора позволяет существенно влиять на процессы водород-воздушных топливных систем.

Катализатор имеет носитель 1, выполненный констуктивно в виде отдельного модульного элемента 2 или в виде электродного элемента 3, форма этих элементов выбирается или правильной геометрической: в виде плоского тела 4. в виде пластины, стержня, или в виде объемного - 5: цилиндра, шара, конуса или в виде тела фасонной формы 6 - с неопределенной геометрической формой - в виде кольца с боковыми приливами. Это позволят размещать носитель катализатора в любых геометрических объемах. Конструкционную структуру носителя соединяют с каталитическим композиционным составом 7 методом прессования, или термического соединения, или температурного напыления. Каталитическая композиция составлена из платинированного наноматериала (УНМ) и фторированного наполнителя (ФН), взятых в виде наночастиц, нанокластеров и нановолокон при их соотношении соответственно: Pt - 15, УНМ - 75, ФН - 10 мас.%. Геометрические формы конструкционной части выбирают: в виде пластины 8, стержня 9, цилиндра 10, конуса 11, шара 12, или в виде тела 13 неопределенной фасонной формы.

Установка для получения катализатора содержит реакционную камеру 14, контейнеры 15 и 16, соответственно, с УНМ и ФН, камеры 17 и 18 для обработки наносимого слоя на конструкционную подложку методом прессования или напыления (как выше указано), приемную камеру 19 для хранения и исследования катализатора.

Получение катализатора. На конструкционный носитель 1 (подложку) в камере 14 наносят рабочий слой из компонентов бункеров 15 и 16, слой соединяют методом прессования или термического напыления в камерах 17 или 18. В качестве материалов наносимого рабочего слоя катализатора используют композицию из платинированного наноматериала и фторированного наполнителя. Полученный катализатор помещают в контейнер или в камеру 19 для хранения или исследования его структуры, свойств.

Полученный, для водород-воздушных топливных систем, катализатор имеет следующие характеристики: каталитическая композиция 2 мг/см², удельная поверхность - 35 м²/г, потеря массы 3-7.5% при t=200-300°С, что показывает его высокие технологические возможности при использовании в водород-воздушных топливных системах.

1. Катализатор для водород-воздушных топливных систем, содержащий каталитическую композицию и конструкционный носитель катализатора, отличающийся тем, что каталитическая композиция составлена из платинированного углеродного наноматериала и фторированного наполнителя, взятых в виде наночастиц, нанокластеров и нановолокон, эта композиция соединена с конструкционным материалом носителя, выполненного в виде модульных отдельных элементов или в виде электродов, имеющих форму плоского или объемного тела правильной геометрической или фасонной формы.

2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что каталитическая композиция соединена с материалом носителя путем прессования или термического соединения.