POLECAMY
-24%
Autor:
Wydawca:
Format:
W niniejszym opracowaniu przedstawiono wyniki prac badawczych nad właściwościami fizykochemicznymi mieszaniny grzewczej stosowanej m.in. w bateriach rezerwowych aktywowanych termicznie. Obejmują one charakterystykę handlowych preparatów stosowanych w układzie Fe/KClO4 lub Fe/KClO4/aktywator. Rozpatrywano także możliwość zwiększenia efektywności tej mieszaniny, co uzyskano, opracowując sposób modyfikacji jej składników, tj. handlowych preparatów chloranu(VII) potasu i proszku żelaza. Modyfikacja pierwszego z wymienionych pozwoliła na uzyskanie preparatu charakteryzującego się znacznie mniejszą zawartością zanieczyszczeń oraz optymalnym rozmiarem ziaren.
Spośród dostępnych siedemnastu handlowych proszków żelaza wytypowano zaledwie trzy, które wykazywały odpowiednią aktywność w mieszaninie grzewczej. Stwierdzono, Że istotnymi czynnikami określającymi praktyczną przydatność określonego proszku żelaza był poziom zanieczyszczeń występujących w warstwach powierzchniowych i przypowierzchniowych takich pierwiastków, jak Cr, V, Mn i Ti oraz cienka warstwa pasywacyjna tlenku żelaza wytworzona w wysokiej temperaturze w trakcie jego przygotowania. Proszki żelaza wykazujące aktywność w reakcji z utleniaczem (KClO4) charakteryzowały się obecnością na powierzchni warstw -Fe2O3 i Fe3O4. W przypadku proszków żelaza modyfikacja polegała na ich obróbce w atmosferze diwodoru w temperaturze około 550 K, co prowadziło do zwiększenia ilości fazy Fe3O4.
Istotnymi czynnikami określającymi efektywność mieszaniny grzewczej był również jej skład chemiczny oraz warunki przygotowania do formy tabletki. Wszystko to pozwalało na uzyskanie finalnego produktu charakteryzującego się odpowiednią liniową szybkością palenia, ilością uwalnianej energii, objętością uwalnianych składników gazowych oraz czułością na zapalenie, a tak że optymalną wytrzymałością mechaniczną określoną na podstawie tzw. próby łamania. Stwierdzono, że uwalniana w wyniku inicjacji reakcji chemicznej w tabletce energia zależy od ilości tlenu pochodzącego z rozkładu chloranu(VII) potasu, który z kolei bierze udział w utlenianiu proszku żelaza. Generalnie mieszaniny grzewcze dwu- i trójskładnikowe winny być niskogazującymi, tj. charakteryzować się niewielką ilością produktów gazowych wydzielanych do atmosfery.
Mieszanina grzewcza trójskładnikowa zawierała dodatkowo aktywator, którym były odpowiednio proszki takich metali, jak Zn, Ti, Mo i nano-Fe. Optymalna zawartość aktywatora w mieszaninie grzewczej odpowiadała 4% mas. W wyniku przeprowadzonych prac otrzymano przewodzącą prąd elektryczny i ciepło mieszaninę grzewczą dwu- i trójskładnikowa, która może znaleźć praktyczne zastosowanie w bateriach rezerwowych aktywowanych termicznie.
Rok wydania | 2011 |
---|---|
Liczba stron | 114 |
Kategoria | Inne |
Wydawca | Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej |
ISBN-13 | 978-83-7775-005-6 |
Numer wydania | 1 |
Język publikacji | polski |
Informacja o sprzedawcy | ePWN sp. z o.o. |
POLECAMY
Ciekawe propozycje
Spis treści
1. Wstęp | 5 |
2. Część doświadczalna | 8 |
2.1. Materiały stosowane w badaniach | 8 |
Chloran(VII) potasu | 8 |
Proszek żelaza | 8 |
Proszek metalu stosowany jako aktywator | 9 |
Inne odczynniki chemiczne | 10 |
Gazy techniczne i ich mieszaniny | 10 |
2.2. Metody badawcze | 10 |
Oznaczanie chlorków | 10 |
Oznaczanie jonów sodu | 11 |
Oznaczanie zawartości zanieczyszczeń proszku żelaza | 11 |
Analiza granulometryczna | 11 |
Badania mikroskopowe metodą SEM | 12 |
Wyznaczanie izoterm adsorpcji/desorpcji azotu i wielkości powierzchni właściwej | 12 |
Analiza dyfraktometryczna (XRD) | 12 |
Analiza spektralna w zakresie podczerwieni (FT-IR) | 13 |
Analiza w zakresie widm Ramana (RS) | 13 |
Termoprogramowana redukcja diwodorem (TPR) | 13 |
Pomiary elipsometryczne | 14 |
Rozdrabnianie proszku tytanu na drodze chemicznej | 14 |
Redukcja powierzchniowych tlenków proszku żelaza | 14 |
Otrzymywanie tabletek mieszaniny grzewczej | 15 |
Badanie reaktywności w stanie stałym KClO4 z Fe | 15 |
Pomiar objętości właściwej tabletki mieszaniny grzewczej | 15 |
Pomiar liniowej szybkości palenia tabletki mieszaniny grzewczej | 15 |
Pomiar temperatury powierzchni tabletek mieszaniny grzewczej | 16 |
Pomiar ilości uwalnianej energii cieplnej | 16 |
Badanie stabilności termicznej tabletki w warunkach obniżonego ciśnienia | 17 |
Pomiar wytrzymałości mechanicznej tabletki mieszaniny grzewczej | 17 |
2.3. Aparatura i sprzęt wykorzystywany w pracach badawczych | 17 |
3. Charakterystyka chloranu(VII) potasu | 19 |
3.1. Wyniki badań chloranu(VII) potasu i ich omówienie | 20 |
Rentgenowska analiza dyfraktometryczna (XRD) | 20 |
Oznaczenie jonów chlorkowych i sodowych w preparatach wyjściowych i po ich krystalizacji | 21 |
Modyfikacja chloranu(VII) potasu | 23 |
Oznaczanie jonów chlorkowych i sodowych w preparatach wyjściowych oraz po ich krystalizacji | 23 |
Rentgenowska analiza dyfraktometryczna XRD | 24 |
Analiza granulometryczna | 25 |
Zdjęcia mikroskopowe metodą SEM | 28 |
Badania termograwimetryczne TG, DTA | 30 |
3.2. Wnioski | 36 |
4. Charakterystyka proszku żelaza | 38 |
4.1. Wyniki badań proszku żelaza i ich omówienie | 39 |
Oznaczanie zawartości zanieczyszczeń występujących w proszku żelaza | 39 |
Analiza granulometryczna | 41 |
Analiza mikroskopowa (SEM) | 46 |
Izotermy adsorpcji/desorpcji azotu i wyznaczenie wielkości powierzchni właściwej | 52 |
Analiza dyfraktometryczna (XRD) | 54 |
Badania spektroskopowe w podczerwieni (FT-IR) | 56 |
Badania spektroskopowe w zakresie widm Ramana | 56 |
Pomiary elipsometryczne | 60 |
Termoprogramowana redukcja wodorem | 61 |
4.2. Wnioski | 66 |
5. Proszki metali stosowane jako aktywatory | 68 |
5.1. Charakterystyka aktywatorów | 68 |
Proszek cynku | 69 |
Proszek tytanu | 70 |
Proszek molibdenu | 72 |
Nanoproszek żelaza | 73 |
5.2. Wnioski | 73 |
6. Mieszanina grzewcza dwuskładnikowa | 74 |
6.1. Charakterystyka dwuskładnikowej mieszaniny grzewczej | 74 |
Objętość właściwa tabletki | 74 |
Badania reaktywności KClO4 z Fe | 78 |
Badania tabletek techniką SEM po ich aktywacji | 81 |
Badania tabletek techniką XRD po ich aktywacji | 84 |
Badania czułości na zapalenie tabletek mieszaniny grzewczej | 84 |
Charakterystyka wybranych właściwości określających praktyczną przydatność tabletek mieszaniny grzewczej | 86 |
6.2. Wnioski | 90 |
7. Mieszanina grzewcza trójskładnikowa | 92 |
7.1. Charakterystyka trójskładnikowej mieszaniny grzewczej | 92 |
Proszek cynku | 92 |
Proszek tytanu | 94 |
Proszek molibdenu | 96 |
Nanoproszek żelaza | 98 |
Charakterystyka wybranych właściwości określających praktyczną przydatność tabletek trójskładnikowej mieszaniny grzewczej | 100 |
7.2. Wnioski | 104 |
8. Wnioski końcowe | 106 |
9. Streszczenie | 107 |
10. Summary | 108 |
11. Literatura | 109 |