Проблема создания простого и экономичного аккумулятора водорода для решения прикладных задач науки и техники все более привлекает внимание исследователей. Первые публикации, посвященные аккумулятору водорода на основе металлических гидридов, были связаны с уникальной способностью некоторых интерметаллических соедисорбировать при комнатной температуре и небольших давлениях до 1−2 масс.$ водорода. Сорбция водорода этими ИМС сопровождалась небольшими тепловыми эффектами и могла быть повторена практически неограниченное число раз. Однако существенным недостатком этих процессов является их малая экономичность, обусловленная высокой стоимостью металлов, образующих интерметалл иды, и сравнительно небольшое весовое количество поглощаемого водорода. Поэтому в последнее время внимание исследователей обращено на магний и его сплавы. водородом и теоретически может содержать 7,6 масс.# водорода. Однако гидрирование чистого металла практически никогда не доходит до конца, к тому же для этого требуется применение высоких давлений водорода (до нескольких десятков МПа), предварительно очищенного от цримесей, и температур порядка 670−770 К. Появившиеся в конце шестидесятых годов первые публикации /4−5/, сообщавшие о полном и обратимом гидрировании ИМС на основе магния при температурах 570−620 К и умеренном (1−5 МПа) давлении водорода, позволили по-новому взглянуть на проблему создания гидридного аккумулятора на основе магния.
Такой аккумулятор, способный обратимо связывать до 4−7 масс.# водорода, мог бы найти широкое применение при создании обратимо образуется при взаимодействии магния с экологически чистых двигателей, использующих водород в качестве топлива, для безопасных лабораторных устройств получения чистого водорода, его очистки и разделения изотопов, а также в различных областях химической технологии. По сравнению с установками хранения жидкого или компримированного водорода и с его низкотемпературными сорбентами, такими как ШС, l? CosJiFe и т. д. , высокотемпературный аккумулятор водорода на основе магниевых сплавов будет обладать рядом достоинств, которые следуют из сравнительных характеристик некоторых систем хранения водорода, приведенных в табл.1.
Основы технологии производства, хранения, переработки и сертификации ...
... оценивают по количеству и качеству той или иной продукции, получаемой от одного животного за определенный отрезок времени. ... требований организма животных к условиям существования положена в основу периодизации их развития. При этом выделяют эмбриональное и ... породных признаков. В плодный период интенсивно нарастает абсолютная масса организма и происходит дальнейшее морфологические и физиологические ...
Таблица I.
Сравнительные характеристики различных систем хранения водорода.
Система хранения водорода Плотность, Отношение массы водорода к Число атомов водороРавновесное давление Плотность аккумулированной энергии массе аккумулятора да в I смЗ водорода при комнатной темперапо весу, по объему, г/см3×10−22 МДж/кг ГДж/м3.
Газообразный 0,013 0,01−0,015 0,75 15,0 143 2,5 водород (15,0 МПа).
Жидкий водород 0,071 0,01−0,015 4,2 0,1 143 13,7 и 8,25 0,015 7,6 0,2 2,1 17.
5,47 0,018 6,0 0,5 2,7 18.
1,42 0,076 6,7 0 II 19.
Фа 2,6 0,038 5,9 0 5 15.
В первую очередь следует отметить высокое весовое содержание водорода, равное 4−7 масс.# от общего веса аккумулятора. Во-вторых, экономичность магниевых составов, так как 50−90 $ веса сплава приходится на весьма дешевый технический магний. Наконец, тепловой эффект при сорбции водорода невысок, поскольку гидрид магния относительно нестабилен. Однако, системы хранения водорода на основе магниевых сплавов имеют и некоторые существенные недостатки. К ним в первую очередь относятся высокие температуры синтеза и разложения гидрида магния (620−670К), низкая скорость сорбции и десорбции водорода по сравнению с модельным ИМС типа ¿-&-/Ц5- — вплоть до десятков часов, высокая чувствительность к «отравляющим*1 или пассивирующим магний примесям (кислород, влага и т. д. ), а также небольшая плотность применяемых сплавов. Поэтому проблему создания высокоэффективного аккумулятора водорода, удовлетворяющего современным технико-экономическим требованиям, до сих пор нельзя считать решенной.
В связи с этим, целью настоящей работы явилось изучение взаимодействия с водородом сплавов тройных металлических систем на основе магния {X’Хи, и) и, а и) с целью снижения температуры абсорбции и десорбции водорода, увеличения скорости его поглощения и выделения, а также выбора и апробации наиболее эффективных составов в качестве основных для создания систем хранения водорода.
Настоящее исследование цроводилось с привлечением методов физико-химического анализа, рентгенографии (РФА), калориметрии, дифференциального термического (ДТА) и микроскопического анализов.
Представленная работа состоит из обзора литературы, описания методики эксперимента, изложения полученных в ходе него результатов, их обсуждения, выводов и списка использованной литературы.
В обзоре литературы приведены данные по взаимодействию металлического магния, механических смесей и твердых растворов на его основе с водородом, рассмотрено гидрирование магниевых бинарных интерметаллических соединений и сплавов на основе тройных металлических систем. Большое внимание уделено вопросу механизма взаимодействия М^ -матрицы с водородом, а также кинетическим закономерностям, обусловливающим скорости гидрирования и дегидрирования при различных температурах. Приведены данные по структурному анализу гидридов, образующихся в результате взаимодействия с водородом ШС и сплавов магния.
Медь и сплавы на ее основе: латуни, бронзы. Их свойства, применение, ...
... Основными конструкционными материалами на основе меди являются сплавы латуни и бронзы. Для маркировки медных сплавов используют следующее буквенное ... |). Никель увеличивает растворимость цинка в меди, и при достаточном его содержании латунь из двухфазной становится однофазной. ... фосфор; Мц — марганец; Мг – магний; Б – бериллий. Латуни Латуни — это медные сплавы, в которых основным легирующим элементом ...
В главе 3 экспериментальной части приводится описание методики приготовления исходных ШС и сплавов, аналитического контроля их состава и подготовки к исследованиям. Рассмотрено аппаратурное оформление работы и методики изучения взаимодействий в системе металл-водород, а также использованные физико-химические методы анализа (РФА, ДТА, калориметрия и т. д. ).
Там же представлены результаты исследования систем.
гидрирования ШС Сс
В главе 4 обсуждаются результаты, полученные в настоящей работе.
В работе впервые получены следующие результаты: исследовано взаимодействие в системах магний-кальций-медь-водород, магний-кальций-церий-водород, магний-кальций-цинк-водород, магний-церий-лантан-водород, магний-церий-алюминий-водород. Проведено рентгенофа-зовое исследование структуры образующихся гидридных фаз. Оптимизирована область концентрационного треугольника магний-церий-алюминий, составы которого могут быть рекомендованы для практического применения в качестве эффективного аккумулятора водорода. Получены кривые сорбции-десорбции водорода для всех изученных сплавов, а также оценены константы скорости и кажущаяся энергия активации разложения некоторых гидридных фаз на основе магния. Методами терзана возможность протекания этой реакции по трем различным направлениям.
На защиту выносятся экспериментальные результаты изучения взаимодействия с водородом бинарных и тернарных ИМС и сплавов металлических систем магний-медь, магний-кальций, магний-церий, магний-кальций-медь, магний-кальций-церий, магний-кальций-цинк, магний-церий-лантан, магний-церий-алюминий, данные рентгенофазового анализа исходных сплавов и гидридных фаз, образующихся на их основе, а также впервые полученная информация об особенностях образования и разложения как индивидуального гидрида магния, так и смесей его с другими бинарными гидридами и гидридными фазами на основе некоторых ШС, образующихся в изученных системах. Обсуждается принципиальная схема гидрирования многокомпонентных композиций, выдвинутая на основе экспериментальных результатов, полученных в диссертации, а также при обобщении литературных данных. мохимии исследовано взаимодействие с водородом и пока.
- 10.
2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/poluchenie-gidrida-magniya/
Исследование взаимодействия с водородом магния и его интерметаллических соединений.
- 154 -5. В Ы В О Д Ы.
1. Методами физико-химического, рентгенофазового, дифференциального термического анализов и калориметрии исследовано взаимодействие с водородом около 50 богатых магнием сплавов в металлических системах НаСчСи., МдСл-Се, МдС* -Ъ., МдСеи, МдСеГ, а также ИМС.
2. Экспериментально показано, что гидрирование магниевых сплавов протекает с гидрогенолизом входящих в их состав ИМС магния, являющимся наиболее термодинамически выгодным вариантом взаимодействия их с водородом.
3. Методом РФА и калориметрии впервые установлено, что взаимодействие ИМС СеМ^ с водородом может протекать по трем различным направлениям: с образованием рентгеноаморфной фазы, кристаллического тройного гидрида и гидрогенолизом исходной металлической матрицы.
4. Предложена методика и проведены расчеты изменения свободной энергии (д’сГ) реакций гидрогенолиза различных ИМС магния при различных температурах и давлениях водорода. Установлена зависи мость реакций гидрогенолиза не только от температуры, но и от давления водорода, при котором протекает процесс.
История производства магния
... пока не был сделан новый шаг в истории металлургии магния. Его сделал французский химик А.Бусси (1794-1882), который ... они предложили добавлять в электролит небольшое количество фтористого кальция. Это облегчало слияние отдельных капель металла, рассеивающихся среди ... обезвожен значительно легче без разложения на окись магния и хлористый водород. Кроме того, карналлит имеет более низкую температуру ...
5. Проведено сравнительное изучение кинетических характеристик десорбции водорода составами (48,7 +51,3 ат.*А[^), (33,0 ат+50,0 ат.* МцСьН^ 17,0 ат.*/1^), (75,0 ат.* /1^+25,0 ат.*А1^), (80,0 ат.*М^+9,2 ат.* +6,5 ат.* СаНя+ 2,7 ат.* М^С^ +1,6 ат.*/^?с), (74,2 ат.*М^Нг+17,5 ат.* Щ +6,8 ат.*&Н,+2,0 ат.*/?еН3), (79,4 ат.*/^/^ +11,9 ат.*/1^ +8,7 ат.*), (76,2 ат.%/1оНг +17,8 ат.*/1^ +3,7 ат.*СоМг + 2,3 ат.*^//^), (75,9 ат.* Мц +16,3 ат.*А^ +7,8 ат),.
93,5 ат.$МаНг +6,2 ач.%СеИ3 +0,3 ат (86,5 ат,%ИоИг + 4,3 ат.%СеН* +1,9 ат.$ +7,3), (92,8 ат.%/уН2 +.
3,8 ат.%Се>Н3 +2.3 +1,1 ат,% М^), позволившее определить энергии активации дегидрирования изученных составов, константы скоростей их разложения в температурном интервале 568−647 К и параметры обобщенного топохимического уравнения. Показано, что добавки меди, кальция, цинка, РЗМ и алюминия значительно снижают энергию активации разложения гидрида магния.
6. Установлена каталитическая роль гидридов РЗМ и небольших добавок ИМС Сс /М^ на гидрирование металлического магния во всем температурном интервале.
7. Сплавы, содержащие 5,5−6,5 ат.$ церия, 0,5−2,5 ат.$ алюминия, 94, 0−91, О ат.$ магния и способные обратимо абсорбировать до 4−6 масс.% водорода в температурном интервале 423−573 К, были рекомендованы для создания на их основе промышленных высокоэффективных составов для аккумулирования водорода.
