Molecular hydrogen production at thermocatalytic and thermocatalytic and radiation transformation of water in the BеO+H₂O system

Abstract

The dependence of an yield of the molecular hydrogen received at thermal and radiation thermocatalytic transformation of water under influence of γ-quanta (⁶⁰Co, P = 20.1 rad/s) on the BеO+H₂O system, with sizes of particles dBe < 4 µм has been studied: 1) from the general temperature (T = 300; 373; 473; 573; 623, and 673 K) of system at constant value of water vapor density which is equal р = 10 mg/cm3 and 2) from water vapor density (р = 0.5; 1; 2.5; 5, and 10 mg/cm³ ) at constant value of temperature T = 673 K. In this system in the reactionary environment with a density of water of р = 10 mg/cm3 in the range of temperatures 300 ≤ T ≤ 473 K, molecular hydrogen turns out only by radiation and thermocatalytic (activation energy of process is Ea = 1.1 kJ/mol), and in the range of temperatures 573 ≤ T ≤ 673 K – by thermocatalytic (Ea =97.5 kJ/mol) and radiation and thermocatalytic (Ea = 56 kJ/mol) ways. In the BeO+H₂O system at a constant temperature of T = 673 K, and at values of density of water ρ = 0.5; 1; 2.5; 5, and 10 mg/cm³ the rate of accumulation of molecular hydrogen, received by the thermocatalytic and thermocatalytic and radiation transformation of water, grows in direct ratio to its density, and at values of ρ ≥ 2.5 mg/cm³ this proportionality is violated and deceleration is observed. The possible mechanism of processes which is rather well explaining the obtained experimental data is specified.

Вивчено залежність виходу молекулярного водню, отриманого при термокаталітичному і радіаційнотермокаталітичному перетвореннях води під впливом γ-квантів (⁶⁰Co, P = 20,1 рад/с) на систему BеO+H₂O з розмірами частинок dВе < 4 мкм: 1) від загальної температури (T = 300, 373, 473, 573, 623 і 673 K) системи і при постійному значенні щільності парів води (р = 10 мг/см3 ; 2) від щільності парів води (р = 0,5; 1; 2,5; 5 і 10 мг/см³ ) і при постійному значенні температури (T = 673 K). У цій системі в реакційному середовищі зі щільністю парів води р = 10 мг/см³ і в інтервалі температур 300 ≤ T ≤ 473 K молекулярний водень виходить тільки радіаційно-термокаталітичним способом (енергія активації процесу Еа = 1,1 кДж/моль), а в інтервалі температур 573 ≤T ≤ 673 K – термокаталітичним (Еа = 97,5 кДж/моль) і радіаційно-термокаталітичним (Еа = 56 кДж/моль) способами. В системі BеO+H₂O при постійній температурі T = 673 K і при значеннях щільності парів води ρ = 0,5; 1; 2,5; 5 і 10 мг/см³ швидкість утворення молекулярного водню, отриманого при термокаталітичному і радіаційно-термокаталітичному перетвореннях води, зростає прямо пропорційно щільності, а при значеннях ρ ≥ 2,5 мг/см3 ця пропорційність порушується і спостерігається уповільнення. Вказано можливий механізм процесів, що досить добре пояснює отримані експериментальні дані.

Изучена зависимость выхода молекулярного водорода, полученного при термокаталитическом и радиационно-термокаталитическом превращениях воды под воздействием γ-квантов ( ⁶⁰Co, P = 20,1 рад/с) на систему ВеО+H₂O с размерами частиц dВе < 4 мкм: 1) от общей температуры (T = 300, 373, 473, 573, 623 и 673 K) системы и при постоянном значении плотности паров воды (р = 10 мг/см³ ); 2) от плотности паров воды (р = 0,5; 1; 2,5; 5 и 10 мг/см³ ) и при постоянном значении температуры (T = 673 K). В этой системе в реакционной среде с плотностью паров воды р = 10 мг/см³ и в интервале температур 300 ≤ T ≤ 473 K молекулярный водород получается только радиационно-термокаталитическим способом (энергия активации процесса Еа = 1,1 кДж/моль), а в интервале температур 573 ≤ T ≤ 673 K – термокаталитическим (Еа = 97,5 кДж/моль) и радиационно-термокаталитическим (Еа = 56 кДж/моль) способами. В системе BeO+H₂O при постоянной температуре T = 673 K и при значениях плотности паров воды ρ = 0,5; 1; 2,5; 5 и 10 мг/см³ скорость образования молекулярного водорода, полученного при термокаталитическом и радиационно-термокаталитическом превращениях воды, растет прямо пропорционально ее плотности, а при значениях ρ = 2,5 мг/см³ данная пропорциональность нарушается и наблюдается замедление. Указан возможный механизм процессов, достаточно хорошо объясняющий полученные экспериментальные данные.