Применение методов термодинамики необратимых процессов для описания закономерностей выделения водорода в реакциях взаимодействия алюминиевых сплавов с водой

Abstract

В статье проанализированы преимущества и недостатки методов термодинамики необратимых процессов и диффузионной кинетики, описывающих закономерности выделения водорода в реакциях взаимодействия алюминиевых сплавов с водой. Предложено принять за меру движущей силы реакции химический потенциал, а факторы, тормозящие процесс, могут быть приравнены к трению. Для соблюдения баланса прихода и отвода тепла скорость выделения водорода следует определять в два этапа. На первом этапе необходимо оценить интенсивность теплоотдачи и по ней найти количество выделяемого водорода в единицу времени. На втором этапе та же скорость рассчитывается в зависимости от располагаемого химического потенциала с учетом кинетического, адсорбционного и диффузионного сопротивлений. Причем химический потенциал определяется для поверхностных слоев. Библиогр.: 35 назв.

The paper analyzes the advantages and disadvantages of the methods of irreversible thermodynamics and diffusion kinetics, describing regularities of hydrogen evolution from the interaction between aluminum alloys with water. It was shown that the presentation rate of hydrogen evolution as a function of the difference in oxidant concentration in the stream and on the alloy surface is unreasonable. The chemical potential of sufficient magnitude can overcome the resistance of reaction by the diffusion of the oxidant to the interface through the oxide layer, oxidant chemisorption and activation of alloy atoms. It is this fact that explains the spontaneous reaction spread deep into the alloy particles. To meet the balance of the parish and the heat removal the rate of hydrogen evolution should be determined in two steps. The first step is to estimate the rate of heat transfer and on it to find the volume of generated hydrogen per unit time. In the second stage, the same rate is calculated depending on the available chemical potential, taking into account the transport, adsorption and diffusion resistances. When calculating the first stage must be considered both longitudinal and transverse flows in the lift channel of the reactor. In turn, the calculation of the rate of hydrogen evolution on the second stage should be based on the chemical potential, referred to the number of surface layers of aluminum alloy. Permissible difference of the material balance should not exceed 10 - 15%.