3.1 Показники придатності металогідридів для енерготехнологічної переробки водню

На підставі результатів термодинамічного аналізу термохімічного стиснення водню можна зробити висновок, що не всі металогідриди (МГ) придатні для практичного використання. Обмеження в застосуванні ряду металогідридів випливають із принципу дії металогідридних теплоенергетичних установок, у яких термосорбційні процеси здійснюються як у прямому (збагачення металогідридної фази воднем), так і у зворотному (розкладання металогідриду) напрямках при однакових значеннях термодинамічних параметрів. Отже, у розглянутому випадку реалізується оборотний хід реакції взаємодії водню з металогідридом, у якій зовнішнім керуючим впливом є напрямок теплового потоку.

Аналіз і узагальнення даних про термосорбційні властивості металогідридів дозволили встановити закономірності, згідно з якими металогідрид може бути віднесений до числа оборотних. Металогідриди, процеси утворення й дисоціації яких управляються зміною термодинамічних параметрів стосовно значень, характерних для динамічної рівноваги між твердою й газоподібною фазами, мають властивість термосорбційної оборотності.

(3.1)

Таким чином, для відповідності принципу термосорбційної оборотності необхідно й досить, щоб реакція протікала шляхом прямої взаємодії газоподібного водню з гідридоутворюючим матеріалом, і напрям реакції визначався напрямом теплового впливу, а співвідношення між температурою й тиском описувалося залежністю

, (3.2)

де А и В - постійні коефіцієнти, що залежать від виду металогідриду.

Термосорбційна оборотність є визначальним показником придатності металогідридів для практичного використання в установках циклічної дії.

Введення поняття термосорбційної оборотності в практику аналізу властивостей металогідридів дозволило на попередній стадії дослідження скоротити обсяг теоретичних і експериментальних робіт, повязаних з вибором металогідридів, придатних для використання в установках циклічної дії.

Крім відповідності принципу термосорбційної оборотності, комплекс вимог, які стосуються металогідридів, що використовуються для енергетичної переробки водню, має технічну й економічну сторони. Найбільш важливими факторами, що визначають практичну придатність металогідридів, є: сорбційна ємність, кінетика процесів сорбції й десорбції водню, ізобарний гістерезис, реакційна здатність металогідридів стосовно газових домішок, токсичність, здатність витримувати потрібне число циклів гідрування без втрати термосорбційних властивостей, доступність вихідної сировини й простота технології виготовлення гідридоутворюючих матеріалів, вартість гідридоутворюючого матеріалу.

Залежно від цільового призначення металогідридної установки перераховані вимоги можуть бути доповнені пунктами, що випливають із конкретних умов експлуатації і стосуються вибухонебезпечності, компактності, стійкості до розкладання гідридоутворюючих інтерметалічних матеріалів при циклічних баротермічних навантаженнях і т.п.

При виборі металогідридів необхідно враховувати також те, що значимість окремих вимог неоднакова для установок різного функціонального призначення. Однак, для всіх без винятку металогідридних систем найбільш важливими критеріями є параметри масо-теплопереносу у шарі металогідриду, що обумовлює динаміку термосорбційних процесів.