Сколько нужно биметаллических секций на комнату 18 метров: Сколько секций радиаторов нужно на 1 квадратный метр помещения

Содержание

Как рассчитать количество секций батареи отопления для помещения

Чугунная батарея.

Открытые источники в Интернете (СС0)

Устройство биметаллической батареи

Первый слог названия подсказывает, что радиатор состоит из двух металлов. Стальной трубопровод и алюминиевые внешние пластины (или ребра), передающие тепло в пространство комнаты благодаря его высокой теплопроводности, отлично обогревают помещение. Теплоноситель — вода, циркулирует по цельнотянутым трубам, сваренным между собой таким методом, который не разрушает структуру металла — это препятствует коррозии стальной части. Алюминий же, обладает высокой теплопроводностью и внешние пластины (или ребра) прекрасно передают тепло в помещение, принимая его от стального сердечника. Получается, что биметаллический отопительный прибор соединил лучшие свойства стальных и алюминиевых приборов обогрева.

Достоинства биметаллических радиаторов:

Высокое рабочее давление — до 35 атмосфер, устойчивость к перепадам давления.
Стойкость к коррозии при любом качестве теплоносителя.

Возможность быстро снизить или повысить температуру в комнате, регулируя подачу теплоносителя, так как благодаря малой инерционности радиаторы быстро нагреваются и быстро остывают.
Малый вес, легкость монтажа.
Секционная конструкция, позволяющая выбрать нужное количество ребер.

К недостаткам можно отнести, разве что, более высокую цену биметаллических радиаторов. Что с лихвой компенсируется их надежностью и длительным сроком службы.

При установке или замене радиаторов отопления обычно встает вопрос: как правильно рассчитать количество секций радиаторов отопления, чтобы не испытывать дискомфорта от недостатка или избытка тепла. Сделать расчет несложно, когда известны параметры помещения и мощность батарей выбранного типа.

Расчет количества секций для помещения со стандартной высотой потолков

Для начала надо вычислить площадь комнаты, умножив длину комнаты на ее ширину. Для обогрева 1 квадратного метра требуется 100 Вт мощности отопительного прибора, и чтобы вычислить общую мощность, необходимо умножить площадь на 100 Вт. Полученное значение означает общую мощность отопительного прибора. В документации на радиатор обычно указана тепловая мощность одной секции. Чтобы определить количество секций, нужно разделить общую мощность на это значение и округлить результат в большую сторону.

Пример. Типичная комната шириной 3,5 метра и длиной 4 метра, с обычной высотой потолков. Мощность радиатора 160 Вт.

Определяем площадь комнаты: 3,5×4 = 14 м².
Считаем общую мощность отопительных приборов 14×100 = 1400 Вт. Требуемого тепла
Вычисляем количество секций: 1400:160 = 8,75. Округляем в сторону большего значения, получается 9 секций.

Если комната расположена в торце здания, количество радиаторов необходимо увеличить на 20%.

Расчет количества секций для помещения с высотой потолков более 3-х метров

Здесь другой принцип расчета, он ведется от объема помещения. Объем — это площадь, умноженная на высоту потолков. Для обогрева 1 кубического метра помещения требуется 40 Вт тепловой мощности отопительного прибора. Чтобы вычислить его общую мощность, нужно умножить объем комнаты на 40 Вт, а для определения количества секций это значение разделить на мощность одной секции по паспорту.

Пример. Комната шириной 3,5 метра и длиной 4 метра, с высотой потолков 3,5 м. Мощность одной секции радиатора — 160 Вт.

Определяем площадь комнаты: 3,5×4 = 14 м².
Определяем объем комнаты: 14×3,5 = 49 м³.
Считаем общую мощность радиаторов отопления: 49×40 = 1960 Вт. Нужного тепла
Вычисляем количество секций: 1960:160 = 12,25. Округляем в большую сторону, получается 13 секций.

Для угловой комнаты этот показатель нужно умножить на коэффициент 1,2. Увеличить количество секций необходимо, если комната находится в панельном доме, на первом или последнем этаже, а также если в ней больше одного окна. Имеет значение и расположение рядом с неотапливаемыми помещениями. В таких случаях полученное значение необходимо умножить на коэффициент 1,1 за каждый из факторов.

При расчетах следует обращать внимание на то, что различные типы радиаторов отопления имеют разную тепловую мощность. Для того чтобы теплоотдача от радиаторов была максимальной, необходимо устанавливать их в соответствии с рекомендациями производителя, соблюдая все оговоренные в паспорте условия. Скажем, расстояние до стены, пола и подоконника должно быть не менее 4 см.

Биметаллические батареи могут прослужить около 20 лет.

Сколько нужно радиаторов на комнату: как подсчитать?

При выполнении ремонтных работ по замене либо устройству с нуля системы отопления необходимо правильно определить, какая именно мощность отопления необходима. Чтобы произвести расчеты, можно использовать несколько самых различных методов, каждый из которых отличается точностью. Как же правильно определить, сколько нужно радиаторов?

Схема установки радиатора.

Определение мощности

При расчетах количества батарей отопления следует учитывать многие факторы:

Таблица расчета секций радиатора на комнату.

при выполнении подсчета надо помнить о том, что материал изготовления батареи значения не имеет. Должна интересовать только его мощность, которую в обязательном порядке указывает производитель. Надо помнить и том, что радиатор может иметь мощность, немного меньшую, чем это указано, поэтому покупать надо только оборудование от проверенного производителя, который укажет все данные с точностью, а не будет преувеличивать их;
для каждого помещения количество батарей надо подсчитывать отдельно. Некоторые специалисты утверждают, что мощность отопления рассчитывается исходя только из общей квадратуры всей квартиры, но в данном случае можете смело искать других мастеров. Вопрос, сколько нужно радиаторов, решается отдельно для каждой комнаты, при этом учитывается количество окон и качество оконных рам, утепление стен;
формула расчета количества батарей проста. При этом нормы для каждого отдельного случая применяются свои.

Вернуться к оглавлению

Расчет количества секций

Итак, как правильно рассчитать количество на комнату теплового оборудования? Самым оптимальным вариантом является обращение за подобными услугами к специалистам, но если такой возможности нет, то вполне можно сделать подсчет и самостоятельно.

При выполнении такой работы не стоит забывать о таких параметрах, как:

Руководство о выборе необходимой мощности радиаторов.

материал изготовления стен, толщина и тип утепления;
вид окон, отношение их площади к площади пола в комнате;
особенности климата;
какая комната находится сверху, отапливается ли она или это обычный чердак;
количество стен, которые выходят на улицу, наличие балкона либо лоджии, ее остекление, утепление;
кубатура либо общая площадь комнаты, высота потолков;
количество окон (радиаторы могут находиться только под окнами, но ни в коем случае не по сторонам, так как это нарушает баланс и на стенах могут появиться пятна сырости, плесени).

При расчетах необходимо соблюдать определенные нормы:

Схема примеров подсоединения радиаторов.

100 В тепловой мощности на каждый кв. м требуется в том случае, если батареи ставятся в помещении с одним окном, одной стеной, выходящей на улицу, при стандартной высоте потолка от 2,5 до 2,7 м;
120 В на каждый кв. м принимаются для комнат с одним окном, если две наружные стены выходят на улицу, при стандартной высоте потолка;
130 В мощности на каждый кв. м учитывается при наличии в помещении, где есть два окна, две наружные стены, выходящие на улицу, при стандартной высоте потолка.

Учитывается тип стеклопакета, наличие в помещении эркера, площадь самого окна. Как уже отметили, материал изготовления самого радиатора значения особого не имеет, но надо учитывать то, насколько они подходят для городских квартир, частных индивидуальных домов. Например, для биметаллических требуется постоянное давление, в противном случае их теплоотдача будет не столь высока.

Вернуться к оглавлению

Варианты расчетов для разных радиаторов

Вариантов расчета количества отопительных батарей для дома существует несколько:

по площади помещения;
по объему;
по типу самого радиатора и прочие.

Для квартиры, которая располагается в панельном обычном доме, применяется метод, позволяющий подсчитать, сколько нужно радиаторов, по методу объема и мощности.

Согласно нормативам, на каждый кубический м помещения требуется 41 Ватт тепловой мощности оборудования.

Схема количества расчета радиаторов на комнату.

Если ремонт в доме сделан с использованием таких материалов, как гипсокартон, металлопластиковые стеклопакеты и прочие, то расходы тепловой мощности уже меньше, они составляют 34 Ватта на один кубометр.

К примеру, комната имеет размеры 5*4 метра, высота ее потолков составляет 2,65 м. То есть объем всего помещения будет составлять 5*4*2,65=53 кубических метра. Если квартира не имеет современного ремонта, то есть теплосберегающие материалы не применяются, то получаем: 53*41=2173 Вт. Значит, для установки понадобятся радиаторы, которые могут давать 2173 Вт тепловой мощности.

Далее, исходя из полученных данных, приступаем к расчету количества секций. Допустим, использоваться будут стандартные чугунные радиаторы, каждая секция которых рассчитана на теплоотдачу в 170 Ватт. Получаем такое значение: 2173/170=12,78 секций. Округлять всегда надо в сторону целого числа, то есть при заводской сборке это будет 12 либо 14 секций, хотя сегодня можно приобрести батареи и с необходимым числом, с тринадцатью секциями (меньшее количество брать не рекомендуется).

Схема расчета радиаторов и батарей отопления.

Такой метод является приблизительным, часто используется другой, позволяющий рассчитать количество секций исходя из площади помещения. При таком методе принимается, что на каждый 1м2 необходимо брать 100 Вт мощности. Если площадь помещения составляет 18 кв. м, значит, тепловая мощность, которая необходима для обогрева, будет равна: 18*100=1800 Вт. Исходя из того что тепловая мощность одной секции чугунной батареи составляет 170 Вт, получаем количество секций: 1800/170=10,59, то есть необходимо 11 секций.

Расчетное количество таких секций будет различаться исходя из того, какая именно квартира: угловая ли она, есть ли балкон, лоджия, остекление. Для угловых комнат к полученной цифре необходимо добавить 20%. Если батарея ставится в нишу, потери тепла будут составлять до 20%, значит, к полученному значению необходимо прибавить уже больше. А вот для кухни можно смело количество секций уменьшать, то есть достаточно десяти секций при аналогичной площади.

Вернуться к оглавлению

Как рассчитать точнее?

Таблица характеристик радиаторов.

Есть и другой метод, как можно рассчитать, сколько нужно радиаторов. Такой способ считается точным, но он включает в себя необходимость учета многих факторов. Тепловая мощность определяется по формуле:

Q_т = 100 Вт/м²*S_{помещения}*q1*q2*q3*q4*q5*q6*q7

Q_т– это необходимая тепловая мощность оборудования,

q1 – тип остекления (для тройного стеклопакета – 0,85, для двойного стеклопакета – 1, для обычного – 1,27),

q2 – утепление стен (современные высококачественные материалы – 0,85, простой утеплитель или кирпич в два слоя – 1, теплоизоляция низкого качества – 1,27),

q3 – отношение площадей пола и окон (10% – 0,8, 20% – 0,9, 30% – 1, 40% – 1,1, 50% – 1,2),

q4 – величина минимальной температуры воздуха на улице (-10°C – 0,7, -15°C – 0,9, -20°C – 1,1, -25°C – 1,3, -35°C – 1,5),

q5 – количество наружных стен (одна стена – 1,1, две для угловой – 1,2, три – 1,3, четыре – 1,4),

q6 – тип помещения, которое находится над расчетным (обогреваемая комната – 0,8, отапливаемый чердак – 0,9, неотапливаемый чердак – 1),

q7 – высота потолка в комнате (2,5 м – 1, 3 м – 1,05, 3,5 м – 1,1, 4 м – 1,15, 4,5 м – 1,2).

Приведем пример подобного точного расчета, который покажет, сколько нужно радиаторов для комнаты:

100 Вт/кв.м*18 кв.м*0,85 (для тройного стеклопакета)*1(утепление в два кирпича)*0,8(2,1/18*100=12%)*1,5 (при -35°C)*1,1*0,8*1=1616 Вт

То есть необходимая мощность при хорошем утеплении стены составляет 1616 Вт, но если теплоизоляция плохая, то значение увеличится почти вдвое и составит до 2052 Ватт.

Количество секций составит: 1616/170=9,51, округляем в целую сторону – получаем десять секций.

Предложено три различных метода расчета количества секций отопительного радиатора. Самый простой и применяемый наиболее часто показывает завышенное количество, то есть его использование влечет за собой только лишние финансовые расходы, которые являются абсолютно ненужными. А вот второй и третий метод позволяют рассчитать, сколько необходимо радиаторов для одного помещения более точно, полученные при их помощи значения практически совпадают.

Расчет секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр

Здесь вы узнаете про расчет секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр: сколько нужно батарей на комнату и частный дом, пример вычисления максимального количества обогревателей на необходимою площадь.

Мало знать, что алюминиевые батареи обладают высоким уровнем теплоотдачи.

Перед их установкой обязательно нужно произвести расчет, какое именно их количество должно быть в каждом отдельном помещении.

Только зная, сколько алюминиевых радиаторов нужно на 1 м2, можно с уверенностью покупать необходимое количество секций.

Расчет секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр

Как правило, производителями заранее просчитаны нормы мощности батарей из алюминия, которые зависят от таких параметров, как высота потолков и площадь помещения. Так считается, что на то, чтобы нагреть 1 м2 комнаты с потолком до 3 м высоты потребует тепловая мощность в 100 Вт.

Эти цифры приблизительны, так как расчет алюминиевых радиаторов отопления по площади в данном случае не предусматривает возможных теплопотерь в помещении или более высокие или низкие потолки. Это общепринятые строительные нормы, которые указывают в техпаспорте своей продукции производители.

Кроме них:

Немалую важность играет параметр тепловой мощности одного ребра радиатора. Для алюминиевого обогревателя она составляет 180-190 Вт.
Температура носителя так же должна учитываться. Ее можно узнать в управляющем тепловом хозяйстве, если отопление централизованное, либо измерить самостоятельно в автономной системе. Для алюминиевых батарей показатель равен 100-130 градусам. Разделив температуру на тепловую мощность радиатора, получается, что для обогрева 1 м2 потребуется 0.55 секций.
В том случае, если высота потолков «переросла» классические стандарты, то необходимо применять специальный коэффициент:
- если потолок равен 3 м, то параметры умножаются на 1.05;
- при высоте 3.5 м он составляет 1.1;
- при показателе 4 м – это 1.15;
- высота стены 4.5 м – коэффициент равен 1.2.
Можно воспользоваться таблицей, которую предоставляют производители к своей продукции.

Сколько нужно секций алюминиевого радиатора?

Расчет количества секций алюминиевого радиатора производится по форме, подходящей для обогревателей любого типа:

Q = S х100 х k/P

В данном случае:

S – площадь помещения, где требуется установка батареи;
k – коэффициент корректировки показателя 100 Вт/м2 в зависимости от высоты потолка;
P – мощность одного элемента радиатора.

При расчете количества секций алюминиевых радиаторов отопления получается, что в помещении площадью 20 м2 при высоте потолка 2.7 м для алюминиевого радиатора с мощностью одной секции 0.138 кВт потребуется 14 секций.

Q = 20 х 100 / 0.138 = 14.49

В данном примере коэффициент не применяется, так как высота потолка менее 3 м. Но даже такой секций алюминиевых радиаторов отопления не будут верными, так как не взяты во внимание возможные теплопотери помещения. Следует учитывать, что в зависимости от того, сколько в комнате окон, является ли она угловой и есть ли в ней балкон: все это указывает на количество источников теплопотерь.

Делая расчет алюминиевых радиаторов по площади помещения, следует в формуле учитывать процент потери тепла в зависимости от того, где они будут установлены:

если они закреплены под подоконником, то потери составят до 4%;
установка в нише моментально увеличивает этот показатель до 7%;
если алюминиевый радиатор для красоты прикрыть с одной стороны экраном, то потери составят до 7-8%;
закрытый экраном полностью, он будет терять до 25%, что делает его в принципе малорентабельным.

Это далеко не все показатели, которые следует учесть при установке алюминиевых батарей.

Пример расчета

Если рассчитывать, сколько секций алюминиевого радиатора надо на комнату площадью 20 м2 при норме 100 Вт/м2, то так же следует вносить корректировочные коэффициенты потери тепла:

каждое окно добавляет к показателю 0.2 кВт;
дверь «обходится» в 0.1 кВт.

Если предполагается, что радиатор будет размещен под подоконником, то корректирующий коэффициент составит 1.04, а сама формула будет выглядеть следующим образом:

Q = (20 х 100 + 0,2 + 0,1) х 1,3 х 1,04 / 72 = 37,56

Где:

первый показатель – это площадь комнаты;
второй – стандартное количество Вт на м2;
третий и четвертый указывают на то, что в комнате по одному окну и двери;
следующий показатель – это уровень теплоотдачи алюминиевого радиатора в кВт;
шестой – корректирующий коэффициент касаемо расположения батареи.

Все следует разделить на теплоотдачу одного ребра обогревателя. Его можно определить из таблицы от производителя, где указаны коэффициенты нагрева носителя по отношению к мощности устройства. Средний показатель для одного ребра равен 180 Вт, а корректировка – 0.4. Таким образом, умножив эти цифры, получается, что 72 Вт дает одна секция при нагреве воды до +60 градусов.

Так как округление производится в большую сторону, то максимальное количество секций в алюминиевом радиаторе конкретно для этого помещения составит 38 ребер. Для улучшения работы конструкции, ее следует разделить на 2 части по 19 ребер каждая.

Вычисление по объему

Если производить подобные вычисления, то потребуются обратиться к нормативам, установленным в СНиП. В них учитываются не только показатели радиатора, но и то, из какого материала построено здание.

Например, для дома из кирпича нормой для 1 м2 будет 34 Вт, а для панельных строений – 41 Вт. Чтобы рассчитать количество секций батареи по объему помещения, следует: объем помещения умножить на нормы теплозатрат и разделить на теплоотдачу 1 секции.

Например:

Чтобы высчитать объем комнаты площадью 16 м2, нужно умножить этот показатель на высоту потолков, например, 3 м (16х3 = 43 м3).
Норма тепла для кирпичного здания = 34 Вт, чтобы узнать какое требуется количество для данной комнаты, 48 м3 х 34 Вт (для панельного дома на 41 Вт) = 1632 Вт.
Определяем, сколько требуется секций при мощности радиатора, например, 140 Вт. Для этого 1632 Вт/ 140 Вт =11.66.

Округлив этот показатель, получаем результат, что для комнаты объемом 48 м3 требуется алюминиевый радиатор из 12 секций.

Тепловая мощность 1 секции

Как правило, производители указывают в технических характеристиках обогревателей средние показатели теплоотдачи. Так для обогревателей из алюминия он составляет 1.9-2.0 м2. Чтобы высчитать, какое количество секций потребуется, нужно площадь помещения разделить на этот коэффициент.

Например, для той же комнаты площадью 16 м2 потребуется 8 секций, так как 16/ 2 = 8.

Эти расчеты приблизительные и использовать их без учета теплопотерь и реальных условий размещения батареи нельзя, так как можно получить после монтажа конструкции холодную комнату.

Чтобы получить самые точные показатели, придется рассчитать количество тепла, которое необходимо для обогрева конкретной жилой площади. Для этого придется учитывать многие корректирующие коэффициенты. Особенно важен такой подход, когда требуется расчет алюминиевых радиаторов отопления для частного дома.

Формула, необходимая для этого выглядит следующим образом:

КТ = 100Вт/м2 х S х К1 х К2 х К3 х К4 х К5 х К6 х К7

КТ – это то количество тепла, которое требуется данному помещению.
S – площадь.
К1 – обозначение коэффициента для остекленного окна. Для стандартного двойного остекления он равен 1.27, для двойного стеклопакета – 1.0, а для тройного – 0.85.
К2 – это коэффициент уровня утепления стены. Для неутепленной панели он = 1.27, для кирпичной стены с кладкой в один слой = 1.0, а в два кирпича = 0.85.
К3 – это соотношение площади, занимаемой окном и полом.Когда между ними:
- 50% — коэффициент составляет 1.2;
- 40% — 1.1;
- 30% — 1.0;
- 20% — 0.9;
- 10% — 0.8.
К4 – это коэффициент, учитывающий температуру воздуха по СНиП в самые холодные дни года:
- +35 = 1.5;
- +25 = 1.2;
- +20 = 1.1;
- +15 = 0.9;
- +10 = 0.7.
К5 указывает на корректировку при наличии наружных стен.Например:
- когда она одна, показатель равен 1.1;
- две наружные стены – 1.2;
- 3 стены – 1.3;
- все четыре стены – 1.4.
К6 учитывает наличие помещения над комнатой, для которой производятся расчеты.При наличии:
- неотапливаемого чердака – коэффициент 1.0;
- чердак с обогревом – 0.9;
- жилая комната – 0.8.
К7 – это коэффициент, который указывает на высоту потолка в комнате:
- 2.5 м = 1.0;
- 3.0 м = 1.05;
- 3.5 м = 1.1;
- 4.0 м = 1.15;
- 4.5 м = 1.2.

Если применить эту формулу, то можно предусмотреть и учесть практически все нюансы, которые могут повлиять на обогрев жилой площади. Сделав расчет по ней, можно быть точно уверенным, что полученный результат указывает на оптимальное количество секций алюминиевого радиатора для конкретного помещения.

Какой бы принцип расчетов ни был предпринят, важно сделать его в целом, так как правильно подобранные батареи позволяют не только наслаждаться теплом, но и значительно экономят на энергозатратах. Последнее особенно важно в условиях постоянно растущих тарифов.

Полезное видео

Как посчитать необходимое количество секций радиатора?

Радиаторы отопления — это самый распространенный отопительный прибор, который устанавливается в жилых помещениях. При выборе радиаторов необходимо в первую очередь обращать внимание на технические показатели. Грамотно выполненный расчет количества секций радиаторов позволяет установить наиболее комфортный микроклимат в помещении любого типа. Именно поэтому следует отнестись к проектированию отопления с особенным вниманием.

Как посчитать, необходимое количество секций радиатора?
Самые простые методики расчета дают примерный результат. Их можно использовать, если помещение стандартного типа.
Существует несколько вариантов расчета:
1.По объему
2.По площади помещения

Расчет количества секций радиаторов отопления по объему:
Чаще всего используется значение, рекомендованное СНиП, для домов панельного типа на 1 м3 объема требуется 41 Вт тепловой мощности.
Если у Вас квартира в современном доме, со стеклопакетами, утепленными наружными стенами и откосами из гипсокартона, то для расчета уже используется значение тепловой мощности 34вт на 1куб.метр объема.
Пример расчета количества секций:
Комната 4*5м, высота потолка 2,65м
Объем комнаты 4*5*2,65=53 м3 умножаем на 41вт. Итого, требуемая тепловая мощность для обогрева: 2173Вт.
Исходя из полученных данных, не трудно рассчитать количество секций радиаторов. Для этого необходимо знать теплоотдачу одной секции, выбранного Вами радиатора.
Допустим:
Биметаллический радиатор AS-500C BiMetal мощность теплоотдачи секции 170 ВТ.
Итого: 2173 Вт делим на теплоотдачу одной секции 170Вт, получаем 2173Вт/170Вт=12,78 секций. Округляем в сторону целого числа, и получаем 12 или 14 секций.
В ассортименте ТМ I-TECH представлены радиаторы с уже подготовленным количеством секций от 5 до 14. Некоторые продавцы предлагают услугу по сборке радиаторов с необходимым числом секций, то есть для нашего примера — 13. Но это уже будет не заводская сборка и гарантия на такое соединение от производителя теряется.
Этот метод, как и следующий является приблизительным.

Расчет количества секций радиаторов отопления по площади помещения
Является актуальным для высоты потолков помещения 2,45-2,6 метра. Принимается равным, что для обогрева 1кв.метра площади достаточно 100Вт.
То есть для комнаты 18 кв. метров, требуется 18кв.м*100Вт=1800Вт тепловой мощности.
Делим на теплоотдачу одной секции: 1800Вт/170Вт=10,59, то есть 11 секций.
В какую сторону лучше округлить результаты расчетов?
Комната угловая или с балконом, то к расчетам добавляем 20%
Если батарея будет устанавливаться за экраном или в нишу, то потери тепла могут достигать 15-20%
Но в то же время, для кухни, можно смело округлить в меньшую сторону, до 10 секций.
Кроме того, на кухне, очень часто монтируется электрический теплый пол. А это минимум 120 Вт с одного квадратного метра, обогреваемого теплым полом.
Если же помещение обладает «нестандартными» характеристиками (чрезмерно большие окна, выход на чердак или в подвал, угловое помещение), то при расчетах стоит использовать коэффициенты, которые позволяют учесть имеющиеся «нестандартные» условия.

Точный расчет количества секций радиаторов
Определяем требуемую тепловую мощность радиатора по формуле:
Qт= 100ватт/м2 х S(помещения)м2 х q1 х q2 х q3 х q4 х q5 х q6 х q7;
если рассчитывать количество радиаторов для комнаты с теми же размерами но учетом корректирующих коэффициентов (к примеру комната имеет тройной стеклопакет, качественную теплоизоляцию, мин. температура снаружи не ниже -15 С, сверху отапливаемое помещение)

Qт= 100/м2 х 18м2 х 0,85 х 0,85 х 0,9 х 0,8 ,
Итого потребуется с учетом всех коэффициентов тепловая мощность для обогрева помещения 936,36 ВТ
делим на мощность секции 170 Вт , и получим 6 секций.

Как правильно самостоятельно рассчитать количество секций радиатора?

Как посчитать количество секций радиатора отопления на помещение? Вы решили установить батареи в новом доме, или заменить старые на новые, или ставите для дизайна приборы другой модификации, и Вам надо подсчитать число его сегментов для комнаты. Исходя из этих расчетов можно подсчитать, сколько устройств Вам потребуется на все помещение.

Теперь о некоторых нюансах. Если Вы давно проживаете в квартире и знаете как у Вас топят:

если трубы горячие и температура батарей нормальная, просто они малые по мощности или дизайн не устраивает, можете считать точное количество секций по площади;
если же у Вас прохладно, то посчитайте точно и добавьте на пару больше.

Для начала почитайте, как выбрать подобный прибор, а я буду описывать его биметаллическую разновидность.

Порядок расчетов

Секция биметаллических радиаторов в среднем рассчитана на обогрев 1,5-2 квадратных метра, точнее надо уточнять у продавца, я расскажу на примере. Допустим, у Вас комната 20 кв. м и вертикальная система отопления, в ней находится 2 стояка отопления. Если сегмент устройства, которое Вы хотите установить, рассчитан на обогрев 1,5 квадрата, то Вам потребуется 14 штук (20 делим на 1,5, получается 13,33). Лучше поставить по семь на каждый стояк, или, чтобы было с запасом, поставьте на одном приборе 8, а на другом 7. Лучший вариант, если стояки железные, заменить батарею сваркой. Если у Вас проходит один стояк и Вы будете ставить устройство на 15 секций, то стандартное подключение Вам не подойдет, нужно подключать по диагонали. А вообще, нужно выбрать, чтобы получилась правильная установка, так как, если поставите большое число сегментов, то столкнетесь с проблемой, что не все они греют, к тому же может притормозиться движение теплоносителя по стояку — медленнее пойдет циркуляция, и это скажется на всех квартирах.

Если же у Вас двухтрубная горизонтальная система, то лучше устанавливайте 2 батареи и подключение делайте по диагонали.

Тепла Вам зимой!!!

Расчет количества секций радиаторов отопления

При монтировании системы отопления, или просто при смене радиаторов нужно всегда четко понимать — сколько радиаторов отопления нужно. ТО есть какое количество поставить в ту или иную комнату. Если поставить мало — то будет холодно, а вот если поставить много — то в комнате будет жарко. Однако если обратиться к СНиПу, то все уже рассчитано, нужно только правильно этим пользоваться …

Для расчета количества секций радиаторов отопления стоит принимать во внимание: мощность одной секции радиатора, а также расположение квартиры (угловые наружные стены или стены внутри дома)

Итак, что говорит нам СНиП:

– 1 квадратный метр внутри здания (нет уличных угловых стен), с высотой потолков 2,7 метра требует мощность одной секции радиаторов в 100 Вт

— 1 квадратный метр угловой уличная стена, с высотой потолков 2,7 метра, требует мощность одной секции радиаторов в 120 Вт

Теперь радиаторы отопления

Чугунные – 1 секция радиатора выделяет тепловую мощность равную в 180 Вт

Алюминиевые – 1 секция выделяет тепловую мощность в 180 Вт

Биметаллические – 1 секция выделяет тепловую мощность в 180 Вт

То есть, разницы в радиаторах практически нет, все производители стараются придерживаться одного показателя в 180 Вт, не зависимо от материала. Кстати интересная статья про — выбор биметаллических или алюминиевых радиаторов

Расчет секций радиаторов

Как вы понимаете, рассчитать все достаточно просто.

Допустим — у нас дана комната в 20 квадратных метра (рассмотрим два случая, когда она угловая и когда средняя между комнатами)

1) Угловая комната – по СНиПу, требуемая мощность 20 Х 120Вт (для угловой комнаты) = 2400 Вт.

Теперь 2400 / 180 Вт (мощность одной секции) = 13,33. Округляем в большую сторону (для задела мощности) равняется 14 радиаторов отопления на такую комнату.

2) Средняя комната (не угловых уличных стен) — по СНиПу, требуемая мощность 20 Х 100Вт (для обычной комнаты) = 2000 Вт

Теперь 2000/180 Вт = 11,11. Опять же округляем в большую сторону (для задела мощности) получается 12 радиаторов отопления.

Как видите ничего сложного.

Однако в квартирах есть еще и панельные радиаторы

Панельные радиаторы

Тут все индивидуально. На рынке сейчас существует очень много производителей таких радиаторов. Мощность колеблется примерно от 1000Вт до 2500Вт, все зависит от размеров радиатора. При выборе обязательно обращайте внимание, на мощность, это важно для расчета!!!

И опять же все просто, мы уже подсчитали — что на комнату в 20 кв. метров, нужно либо 2000 Вт (если она в середине дома и не имеет угловых наружных стен), или 2400 Вт если она угловая.

Если взять самый маломощный панельный радиатор (1000 Вт), то получается 2000/1000 = 2, то есть нужно два таких радиатора. Или же достаточно одного, но мощного – 2400/2500 Вт = 0,96, хватит даже с заделом мощности!

Как видите рассчитать количество секций радиаторов, не так то и сложно, главное обратиться к СНиПу

Монтаж и подключение биметаллических радиаторов Теплоприбор

Монтаж биметаллических радиаторов – задача сложная, требующая навыков и подготовки определённых инструментов. Специалисты используют в работе динамометрические ключи, герметик, уплотнительную ленту, пассатижи, шуруповёрт и прочие приспособления. Также понадобится комплект для установки батарей. Если подготовить нужные инструменты, внимательно изучить способы и инструкцию по подключению биметаллических радиаторов отопления, получится справиться своими руками.

Два варианта монтажа: для биметалла и алюминия сейчас различаются; нужно принять один вариант, т.к. монтаж одинаковый.

Расчёт секций

Перед покупкой биметаллических батарей нужно рассчитать, сколько требуется секций. Для этого используют формулу площадь помещения х 100 / мощность 1 батареи. Например, для комнаты размером 17 м 2 и мощности радиатора 185 Вт расчёт будет такой: 17 х 100 / 185 = 9,18. Далее округляем, и получается 9. То есть для нормального обогрева понадобится 9 секций.

При этом учитывайте, что одной лишь формулы недостаточно. Многие факторы влияют на теплопотери или наоборот, выработку тепловой энергии. Поэтому для точных расчётов учитываются и другие факторы:

средняя температура на улице в зимнее время;
желаемая температура в комнате;
максимальная температура на улице;
роза ветров;
этаж;
высота потолков и прочее.

Разница в количестве секций батарей при расчёте по формуле и с учетом перечисленных факторов порой доходит 50 %. Вот зачем доверять монтаж специалистам или руководствоваться СНиПами.

Два варианта расчёта: для биметалла и алюминия сейчас различаются; нужно принять один вариант, т.к. расчёт одинаковый.

Схемы и способы установки

Для монтажа радиаторов в однотрубных отопительных системах необходимо сразу установить перемычку (байпас). Это обеспечит нормальное функционирование приборов. В целом и в однотрубных, и в двухтрубных системах монтируют батареи по одной из таких схем:

боковое подключение – этот способ установки характеризуется монтажом трубы подачи и обратки с одной стороны батареи. Часто используют схему в многоквартирных домах с вертикальной подачей воды;
нижнее соединение – при этой схеме чаще удаётся скрыть трубы, решая тем самым любые дизайнерские задачи. Лучше не использовать нижнего подключения при естественной циркуляции теплоносителя;
диагональное – рекомендовано для получения максимальной теплоотдачи. Особенность такого присоединения в том, что тепло подаётся с одной стороны радиатора, проходит через секции и выходит сквозь отверстие с обратной стороны.

Алгоритм действий

Батареи устанавливают пошагово. Работы будут выглядеть таким образом:

Делаем разметку под крепления приборов, после чего монтируем их на стене.

Ставим краны Маевского и заглушки. На этом этапе устанавливается и регулирующая арматура.

Производим укладку радиатора на кронштейны и выравниваем его.

Подключаем батарею к железным трубам. Возможна также установка на полипропиленовые трубы. Обратите внимание, чтобы отопление по стояку было отключено.
Выполняем опрессовку подключения.

Хотя многие пытаются установить, чугунные, биметаллические или алюминиевые радиаторы самостоятельно, лучше доверять это дело специалистам. Особенно серьёзно отнеситесь к замене батарей в квартире, где всё соединено с центральным отоплением. Так вы рискуете не только ухудшить работу системы, но и затопить соседей.

границ | Высокоактивные биметаллические катализаторы на основе никеля и кобальта для получения водорода из аммиакоборана

Введение

Водород считается одним из лучших энергоносителей, альтернативных ископаемому топливу из-за его высокой плотности энергии, чистого продукта сгорания (только вода) и экологичности (Schlapbach and Züttel, 2011). В настоящее время водород производится путем парового риформинга метана, содержащегося в природном газе (Heinzel et al., 2002), который не является возобновляемым и устойчивым.Поэтому альтернативные методологии, такие как фотокаталитические (Moniz et al., 2015; Chen et al., 2017; Wang et al., 2017) и фотоэлектрохимические (Zhang et al., 2014; Zheng and Zhang, 2016; Han et al., 2017) водоразделение в последнее время привлекает все большее внимание. С другой стороны, хранение, транспортировка и выделение водорода известны как технологические препятствия для практического применения с точки зрения стоимости и безопасности (Züttel, 2003). Аммиак-боран (H ₃ N · BH ₃, далее AB) является одним из наиболее многообещающих кандидатов в качестве носителя или источника водорода (Landge et al., 2018) благодаря высокому содержанию водорода (19,6 мас.%), Высокой термической стабильности и низкой токсичности (Marder, 2007). AB может выделять три эквимолярных количества водорода при температуре окружающей среды с использованием подходящего катализатора путем сольволиза с протонными растворителями, такими как вода и метанол. Использование благородных металлов, таких как Pt, Rh, Ir, позволяет достичь быстрого высвобождения водорода обычно в течение нескольких минут (Chandra and Xu, 2007; Xu and Chandra, 2007). В последнее время все большее внимание уделяется разработке катализаторов на основе неблагородных 3d-переходных металлов, которые активны для получения водорода из AB (Xu and Chandra, 2006; Yan et al., 2008, 2009; Калидинди и др., 2009; Метин и др., 2010; Патель и др., 2010; Озай и др., 2011; Peng et al., 2015). Для разработки высокоэффективных каталитических систем с использованием элементов из неблагородных металлов каталитическая активность этих металлов должна быть значительно повышена за счет соответствующей конструкции катализатора, такой как изменение морфологии, добавление некоторых сокатализаторов или образование фаз сплава (Furukawa and Komatsu, 2017 ).

В данном исследовании была приготовлена серия биметаллических катализаторов на основе Ni и Co (Ni – M / SiO ₂ и Co – M / SiO ₂; M = Ga, Ge, Sn и Zn) и протестированы в качестве катализаторов производства водорода из AB в воде или метаноле в качестве растворителя.Наблюдаемые каталитические характеристики обсуждались с учетом механизма реакции. Здесь мы сообщаем о новой и высокоэффективной каталитической системе для производства водорода из AB с использованием катализаторов из неблагородных металлов.

Материалы и методы

Подготовка катализатора

Монометаллические катализаторы Ni и Co получали пропиткой с заполнением пор с использованием диоксида кремния в качестве носителя. Водные растворы Ni (NO ₃) ₂ · 6H ₂ O (Wako, 99%) или Co (NO ₃) ₂ · 3H ₂ O (Sigma Aldrich, 99%) были добавляли к высушенному силикагелю (CARiACT G-6, Fuji Silysia, S _BET = 470 м ² г ⁻¹) так, чтобы растворы заполняли поры кремнезема.Смеси герметично закрывали в течение ночи при комнатной температуре и сушили над горячей плитой с последующим восстановлением в токе H ₂ при 600 ° C в течение 1 часа. Катализаторы на основе никеля и кобальта на диоксиде кремния (Ni – M / SiO ₂ и Co – M / SiO ₂; M = Ga, Ge, Sn и Zn) были приготовлены путем совместной пропитки с заполнением пор. Смешанные водные растворы Ni (NO ₃) ₂ · 6H ₂ O или Co (NO ₃) ₂ · 3H ₂ O и соли второго металла, Ga (NO ₃) ₃ · нГн ₂ O (Вако, 99.9%), (NH ₄) ₂ GeF ₆ (Sigma Aldrich, 99,99%), SnCl ₂ (Канто, 97%) и Zn (NO ₃) ₂ · 6H ₂ O (Канто, 99%) использовали аналогично монометаллическому катализатору. Содержание металла Ni или Co, атомное соотношение Ni / M или Co / M и температура восстановления во время приготовления катализатора были установлены на 3 мас.%, 3,0 и 600 ° C, за исключением Ni – Ge и Co – Ge. с температурой восстановления 800 ° C и Co – Sn с атомным соотношением 1.0.

Характеристики

Кристаллические структуры катализаторов определяли порошковой дифракцией рентгеновских лучей (XRD) на дифрактометре Rigaku RINT2400 с использованием источника рентгеновского излучения Cu Kα. Разностные рентгенограммы были получены путем вычитания картины для носителя SiO ₂ из таковых для нанесенных катализаторов. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) проводилась на микроскопе JEOL JEM-2010F при ускоряющем напряжении 200 кВ. Для приготовления образца ПЭМ все образцы обрабатывали ультразвуком в тетрахлорметане, а затем диспергировали на сетке из меди, поддерживаемой ультратонкой углеродной пленкой.Рентгеновские фотоэлектронные спектры (XPS) биметаллических соединений измеряли с помощью спектрометра ULVAC PHI 5000 VersaProbe. Катализатор прессовали в таблетку и помещали в кварцевый реактор, где его восстанавливали в токе водорода (60 мл мин. ^-1) при 450 ° C в течение 0,5 ч перед измерением. Образец помещали в передаточный сосуд в боксе для рощ (концентрация O ₂: <1 ppm), а затем вводили в спектрометр без воздействия воздуха. Спектры были получены с источником рентгеновского излучения Al Kα с использованием C 1s в качестве эталона для энергии связи (284.8 эВ). Поведение катализатора при восстановлении исследовали с помощью восстановления с программированием температуры (TPR). В потоке H ₂ (5%) / Ar температура слоя образца повышалась с комнатной до 900 ° C при скорости нагрева 10 ° C · мин ^-1, и непрерывно измерялся расход водорода. детектором теплопроводности (ДТП).

Каталитическая реакция

Катализатор (100 мг) помещали в трехгорлую круглодонную колбу объемом 50 мл, снабженную перегородкой из силиконового каучука и газовой бюреткой, и предварительно обрабатывали потоком H ₂ (60 мл · мин ^-1) при температуре 450 ° C для 0.5 ч с использованием мантийного утеплителя. После предварительной обработки в колбу пропускали сухой Ar (20 мл · мин ^-1) для замены остаточного H ₂, и колбу охлаждали до комнатной температуры. Реакционную смесь, содержащую растворитель (деионизированную воду или дегидратированный метанол, Kanto 99,8%, 10 мл) и AB (Sigma-Aldrich, 97%, 2,0 ммоль), добавляли в колбу через перегородку при 25 ° C. Объем выделившейся H ₂ измеряли с помощью газовой бюретки. Ожидается, что общий объем H ₂ составит 147 мл (6.0 ммоль) при 25 ° C для полного превращения AB (2,0 ммоль).

Результаты и обсуждение

Подготовленные катализаторы на основе никеля и кобальта были протестированы на получение H ₂ из AB с использованием метанола в качестве растворителя (рис. 1). Монометаллический Ni-катализатор показал умеренную каталитическую активность с коротким периодом индукции. Катализатор Ni – Sn показал очень низкую каталитическую активность при длительном индукционном периоде. С другой стороны, катализаторы Ni – Zn, Ni – Ga и Ni – Ge показали высокую каталитическую активность без периода индукции.В частности, для катализатора Ni – Zn реакция завершилась в течение прибл. 10 минут. Катализаторы на основе кобальта обычно дают более низкую каталитическую активность, чем катализаторы на основе никеля, что отражает внутреннее различие каталитической активности никеля и кобальта для данной реакции. Более того, каталитическая активность существенно различалась в зависимости от второго металла (Co – Ge> Co – Ga >> Co >> Co – Sn). Индукционные периоды наблюдались для некоторых катализаторов (Ni, Ni – Sn, Co, Co – Ga и Co – Zn), что указывает на то, что для этих катализаторов образовывались некоторые реальные активные частицы (вероятно, нуль-валентные частицы Ni или Co). или увеличивается во время каталитической реакции.Значительное увеличение скорости реакции было достигнуто добавлением Ge к Co, что указывает на вклад специфического воздействия Ge на катализ. Обнаруженные активные катализаторы, Ni – Zn и Co – Ge, также были испытаны в производстве водорода из AB в воде в качестве растворителя (рис. 2). Для каждого катализатора выделение H ₂ в воде было намного быстрее, чем в метаноле, как сообщалось в литературе для катализаторов на основе Ni и Co. Отметим, что при использовании Ni – Zn катализатора реакция завершилась за 6 мин.Это один из лучших показателей гидролиза AB, о которых сообщалось до сих пор. Полученные каталитические характеристики приведены в таблице 1 вместе с характеристиками заявленных катализаторов. Поскольку условия реакции были разными в зависимости от каждого исследования, мы количественно сравнили их на основе удельных скоростей образования H ₂ ( r _{cat [AB]}), рассчитанных путем деления скоростей образования H ₂ ( r _h3) по количеству катализатора (ммоль) и концентрации AB (мМ).Поскольку количество активных центров, таких как атомы металла на поверхности, не было четко указано, для этого расчета использовалось общее количество атомов металла. Различие в концентрации АБ было компенсировано предположением о зависимости скорости образования первого порядка от концентрации АБ. Катализатор Ni – Zn показал значение r _{cat [AB]} выше, чем у Ni ₂ P, который, как сообщалось, является наиболее активным катализатором из неблагородных металлов для гидролиза AB (Peng et al., 2015). Таким образом, катализатор Ni – Zn является наиболее активным катализатором на основе 3d-металла для получения H ₂ путем гидролиза AB. Мы также исследовали возможность повторного использования катализаторов. На рисунке 3 показан результат испытания на повторное использование катализатора Co – Ge / SiO ₂ в производстве H ₂ в метаноле. При первом повторном использовании через 110 мин мы добавили 1,33 моль AB (2/3 эквивалента от стандартных условий). Общий объем выделившегося H ₂ уменьшился со 130,5 до 87 мл, что свидетельствует о полном преобразовании AB при повторном использовании.Скорость реакции также стала примерно на две трети от исходной (2,03–1,75), что указывает на то, что r _h3 сильно зависит от концентрации AB. Хотя скорость реакции немного снизилась при втором и третьем повторном использовании, катализатор Co – Ge / SiO ₂ можно было повторно использовать без какой-либо процедуры регенерации. Таким образом, было обнаружено, что Co – Ge / SiO ₂ был пригодным для повторного использования гетерогенным катализатором для производства H ₂ из AB.

Рисунок 1 .Динамика выделения H ₂ при каталитическом метанолизе AB с использованием катализаторов на основе (A) Ni- и (B) Co.

Рисунок 2 . Динамика выделения H ₂ в процессе каталитического гидролиза (H ₂ O) и метанолиза (MeOH) AB с использованием (A) Ni – Zn, (B) Co – Ge и Co катализатора.

Таблица 1 . Резюме условий реакции и скорости гидролиза AB при 25 ° C с использованием различных катализаторов.

Рисунок 3 . Испытания на повторное использование для производства H ₂ в метаноле с использованием катализатора Co – Ge / SiO ₂. При первом повторном использовании через 110 мин количество AB было уменьшено до 2/3 (1,33 ммоль).

Затем обнаруженные активные катализаторы были охарактеризованы для уточнения их структуры. На рис. 4 показаны рентгенограммы катализаторов Ni – Zn / SiO ₂ и Co – Ge / SiO ₂. Для Ni – Zn / SiO ₂ — твердорастворный сплав между Ni и Zn с соотношением 3: 1, а именно Ni _0.75 Zn _0,25 фаза (Василев, 1992) наблюдалась как однофазная. Подобная фаза сплава (Co _0,8 Ge _0,2) (Ishida and Nishizawa, 1991) также наблюдалась в качестве основного компонента для Co – Ge / SiO ₂. Однозначная интерметаллическая фаза CoGe также была обнаружена как второстепенная разновидность. Таким образом, рентгеноструктурный анализ подтвердил образование фаз сплава с высокой чистотой. Размеры кристаллитов Ni – Zn и Co – Ge были оценены по уравнению Шеррера как <3 и 9 нм соответственно.Более крупный размер кристаллитов Co – Ge может быть результатом более высокой температуры восстановления (800 ° C) во время приготовления катализатора. На рис. 5 показаны ПЭМ- и СТЭМ-изображения Co – Ge / SiO ₂, распределение наночастиц по размерам и карта элементов Co и Ge, полученная с помощью EDS. Размер частиц составлял от 2 до 20 нм со средним диаметром 8,5 нм (рис. 5a, b), что согласуется с размером кристаллитов, оцененным по уравнению Шеррера (9 нм). На рис. 5c показано ПЭМ-изображение одиночной наночастицы Co – Ge с высоким разрешением.Четко наблюдались полосы решетки с шагом 2,06, что хорошо согласуется с межплоскостным расстоянием плоскости (111) твердого раствора Co _0,8 Ge _0,2 с ГЦК-структурой (2,07) (Ishida, Nishizawa, 1991). Элементные карты Co и Ge, полученные с помощью анализа EDS, показали, что атомы Co и Ge, составляющие наночастицы, были однородно диспергированы (Рисунки 5d-f). Эти результаты убедительно свидетельствуют о том, что Co _0,8 Ge _{0.2 наночастицы сплава} были сформированы с высокой фазовой чистотой. Таким образом, результаты, полученные из анализа STEM-EDS, соответствовали результатам XRD.

Рисунок 4 . Рентгенограммы Ni – Zn / SiO ₂ (Ni / Zn = 3) и Co – Ge / SiO ₂ (Co / Ge = 3).

Рис. 5. (a) ПЭМ-изображение и распределение размеров (b) для катализатора Co – Ge / SiO ₂. (c) ПЭМ-изображение с высоким разрешением одиночной наночастицы Co – Ge. (d) HAAF-STEM изображение катализатора Co – Ge / SiO ₂ и карты элементов (e), Co и (f) Ge для наночастиц, полученные с помощью EDS.

Затем мы изучили причину, по которой каталитическая активность была значительно увеличена за счет образования фазы сплава. Поскольку система Co – Ge показала заметное увеличение скорости реакции (в пять раз выше) по сравнению с чистым Co, мы сосредоточили внимание на различии между системами Co и Co – Ge.

На рис. 6 показаны профили TPR катализаторов Co / SiO ₂ и Co – Ge / SiO ₂.Для оценки температур восстановления составляющих металлов в экспериментах TPR использовали пропитанные катализаторы. Для обоих катализаторов интенсивные пики наблюдались при 150 и 200 ° C, что может быть связано с восстановлением O ₂ или NO ₂, полученным при разложении Co (NO ₃) ₂ (van Steen et al., 1996). Для Co / SiO ₂ наблюдались два пика восстановления при 260 и 760 ° C, которые приписываются восстановлению частиц Co ²⁺, которые слабо и сильно взаимодействуют с поверхностью кремнезема, соответственно (van Steen et al., 1996). Напротив, для Co – Ge / SiO ₂ наблюдались три различных пика восстановления при 370, 550 и 740 ° C, которые можно отнести к восстановлению Co ²⁺, Co ³⁺, и Ge ⁴⁺ видов. Ранее мы сообщали о профиле TPR Ge / SiO ₂ с пиками восстановления, появляющимися при температурах выше 650 ° C (Komatsu et al., 1997). Следовательно, пик восстановления при 740 ° C можно отнести к восстановлению Ge ⁴⁺. Другие пики восстановления, приписываемые для частиц Co, появляются при гораздо более высоких температурах, чем для Co / SiO ₂, предполагая, что сильное взаимодействие между Co и Ge ингибирует восстановление Co ²⁺.Можно сказать, что частицы Co в Co / SiO ₂ не были полностью восстановлены, потому что температура восстановления для получения Co / SiO ₂ (600 ° C) недостаточна для полного восстановления всех частиц Co. Это может быть одной из причин того, что катализаторы Co / SiO ₂ показали низкую каталитическую активность. Напротив, для Co – Ge / SiO ₂ температура восстановления (800 ° C) достаточна для восстановления всех частиц Co ²⁺ и Ge ⁴⁺.

Рисунок 6 . Профили TPR для пропитанного Co (NO ₃) ₂ / SiO ₂ и Co (NO ₃) ₂ — (NH ₄) ₂ GeF ₆ / SiO ₂ катализаторов.

Мы также исследовали электронное состояние катализаторов Co / SiO ₂ и Co – Ge / SiO ₂ с помощью XPS (рис. 7). Для Co / SiO ₂ фракция видов Co ²⁺ или Co ³⁺ (Sexton et al., 1986) был намного выше, чем Co ⁽⁰⁾, что позволяет предположить, что большая часть поверхности катализатора окислена. Напротив, для Co – Ge / SiO ₂ Co ⁽⁰⁾ (Sexton et al., 1986) был обнаружен в качестве основного компонента. Эти результаты соответствуют ожиданиям, полученным из упомянутого выше TPR. Также вероятно, что атомы Co на катализаторе Co – Ge / SiO ₂ более устойчивы к аэробному окислению, чем атомы на Co / SiO ₂. Джагирдар и др. сообщили, что ионы Co ²⁺ или Ni ²⁺ могут быть восстановлены выделившимся H ₂ во время гидролиза AB с образованием наночастиц Ni или Co (Kalidindi et al., 2008). Следовательно, вероятно, что подобное восстановление на месте Co ²⁺ могло бы произойти для полного восстановления поверхности катализатора в нашей системе. Это может быть причиной того, что индукционный период наблюдался в производстве H ₂ из AB над Co / SiO ₂. Энергии связи Co ²⁺ или Co ³⁺ для Co / SiO ₂ и Co – Ge / SiO ₂ были почти одинаковыми, что позволяет предположить, что частицы Ge не влияют на электронное состояние катионов Co.Однако для частиц Co ⁽⁰⁾ наблюдалась иная тенденция: Co – Ge / SiO ₂ показал более низкую энергию связи, чем Co / SiO ₂, что указывает на то, что атомы Co в Co – Ge обогащены электронами по сравнению с с чистым Со. Вероятно, это связано с тем, что перенос электронов от Ge к Со происходит из-за образования сплава. Об аналогичном переносе электронов также сообщалось для соответствующих систем, таких как сплавы Pt – Ge (Komatsu et al., 1997). Таким образом, РФЭС-анализ показал, что образование сплава Co – Ge резко изменило электронное состояние Co.На основе этих результатов мы сочли, что разница в электронной плотности частиц Co ⁽⁰⁾, а именно обогащенного электронами Co за счет легирования Ge, является ключевым фактором для значительного повышения каталитической активности.

Рисунок 7 . Co 2p _3/2 XPS катализаторов Co / SiO ₂ и Co – Ge / SiO ₂.

Сообщается о следующем механизме реакции гидролиза AB: (1) образование активированного комплекса между AB и поверхностью металла, (2) разрыв связи B – N при помощи атаки H ₂ O и (3) гидролиз полученного фрагмента BH ₃ с образованием H ₂ и BO2- (Xu and Chandra, 2006; Mahyari and Shaabani, 2014).Также известно, что атомы H, связанные с атомами B и N, являются слегка электроположительными и электроотрицательными соответственно из-за разной электроотрицательности B и N. Следовательно, вероятно, что поверхность сплава с полярными активными центрами (Co ^δ− –Ge ^{δ +}) способствует образованию активного комплекса (1), тем самым улучшая следующие стадии и общую скорость реакции. О подобном механизме реакции также сообщалось в системе биметаллических катализаторов Ru ^δ− –Ni ^{δ +} для гидролиза AB (Mori et al., 2016).

Заключение

В данном исследовании мы приготовили серию биметаллических катализаторов на основе Ni и Co (Ni – M / SiO ₂ и Co – M / SiO ₂; M = Ga, Ge, Sn и Zn) и протестировали их в H ₂ производство из AB в воде или метаноле. Каталитическая активность при производстве водорода усиливается добавлением вторых металлов, кроме Sn. В частности, добавление Ge к Co позволяет значительно повысить каталитическую активность, а именно в пять раз выше r _h3, чем у монометаллического катализатора Co / SiO ₂.Активными частицами являются обогащенные электронами атомы Co, составляющие фазу твердого раствора Co _0,8 Ge _0,2. Катализатор Ni – Zn / SiO ₂ показал значение r _{cat [AB]} выше, чем когда-либо сообщалось для гидролиза AB, насколько нам известно. Фаза твердого раствора сплава Ni _0,75 Zn _0,25 действует как активный компонент.

Авторские взносы

SF разработал исследования и эксперименты.GN выполнил все эксперименты. TT руководила анализом HAADF-STEM-EDS. С.Ф. и Т.К. подготовили рукопись.

Финансирование

Работа поддержана грантами JSPS KAKENHI № 26820350 и 17H0496508.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы глубоко признательны Центру перспективного анализа материалов Токийского технологического института за помощь в наблюдениях с помощью ПЭМ и СТЭМ.

Список литературы

Чандра, М., и Сюй, К. (2007). Получение водорода при комнатной температуре из водного раствора аммиак-борана с использованием нанокластеров благородных металлов в качестве высокоактивных катализаторов. J. Источники энергии 168, 135–142. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2007.03.015