Механохимический синтез и механическая активация интерметаллических соединений сплавов-накопителей водорода
Вопрос о хранении водорода является одним из наиболее актуальных вопросов водородной энергетики. Среди возможных методов его хранения разделяют физические методы, когда водород хранится в баллонах в виде сжатого газа или криогенной жидкости и химические методы, когда водород компактно «упакован» в материале хранения. Из химических методов наиболее привлекательным является металлогидридный способ, т.е. хранение водорода в гидридах металлов или гидридах интерметаллических соединений. По сравнению с другими способами хранения (баллоны со сжатым газом, криогенные системы) гидриды более компактны и безопасны, их хранение и транспортировка не представляет трудностей, а при диссоциации гидридов выделяется водород высокой чистоты, что особо важно для применения в системах питания топливных элементов.


Однако сплавы-накопители водорода (СНВ) обладают рядом недостатков, таких как сложная процедура активации взаимодействия с водородом, увеличенный гистерезис давлений образования и разложения гидрида, «охрупчивание» при гидрировании с образованием тонкодисперсного порошка и высокая окисляемость поверхности.


Результаты последних работ в области синтеза СНВ показывают, что получение порошков сплавов в наноструктурном состоянии оказывает существенное влияние на улучшение их свойств. Поэтому одним из способов, при получении порошков СНВ в наноструктурном состоянии, является твёрдофазный механохимический синтез (МХС). Кроме того, этот способ можно использовать для механического легирования, нанесения защитных покрытий и достижения в сплаве активированного состояния (с высокой плотностью дефектов структуры).


На примере интерметаллического соединения (ИМС) TiFe можно отметить, что использование метода МХС позволяет получить ИМС TiFe, которое активируется по существенно упрощенной процедуре по сравнению со сплавами TiFe, полученными традиционными методами. А также позволяет получать ИМС в наноструктурированном состоянии. Согласно данным рентгеновского дифракционного анализа, размер ОКР механосинтезированной фазы TiFe составляет менее 10 нм, эти данные были подтверждены методом просвечивающей электронной микроскопии, по результатам которой средний размер кристаллитов также составил менее 10 нм.


В рамках уже проделанной работы показана возможность применения метода МХС для осуществления легирования TiFe третьим компонентом. Легированные сплавы по ряду характеристик превосходят сплавы аналоги, полученные традиционными методами.


Анализ объёмных образцов СНВ на основе ИМС TiFe показал, что изотерма поглощения водорода соответствует 1,8 МПа при комнатной температуре. Объёмные образцы, полученные уже разработанным методом консолидации, способны выдерживать циклы гидрирования/дегидрирования без разрушения. Любые другие объёмные образцы, полученные литьём или консолидацией без применения механоактивационных технологий, разрушаются практически сразу же, после первого цикла гидрирования. Причина высокой стойкости объёмных образцов может заключаться в формировании губчатой микроструктуры в процессе консолидации, т.е. в образовании микроперемычек между частицами порошка в контактных зонах.


Использование технологий МХС и консолидации, при получении СНВ, позволит не только повысить безопасность данных сплавов, но и увеличить их кинетические характеристики (при взаимодействии с водородом).


Отраслевые решения

ЭНЕРГЕТИКА

Публикации

Нет соединения с базой
Авторы Название статьи Название журнала Год Том, номер, выпуск Страница

Наши контакты

Научный коллектив

д.ф.-м.н., профессор
к.т.н., научный сотрудник
к.х.н., доцент МГУ им. М.В. Ломоносова


Назад в раздел




Яндекс.Метрика