Синтез и свойства многокомпонентных гидридов металлов (1098249), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Исследование закономерностей взаимодействия водородас ИМС TiMn2 и TiCr2, влияния легирования на термодинамические параметры иводородоемкость, позволили разработать группу сплавов со структурой фаз Лавеса,способных аккумулировать значительные количества водорода с высокой скоростью вшироком интервале давлений и температур [6, 97, 99, 103]. Как видно из данных,приведенных в табл.13, для систем хранения разработаны сплавы, аккумулирующие до2 масс.% водорода с высоким давлением диссоциации гидридной фазы. Для сплавов снизким давлением диссоциации достигнута электрохимическая емкость около 360мАч/г.
Вторая группа сплавов - сплавы на основе MmNi5 [5, 99, 101, 102]. Порезультатам исследования термодинамических и кинетических параметров системLaNi5±x и MmNi5±x, влияния легирования различными металлами на эти свойства иводородоемкость, для практического использования были рекомендованы сплавыобщей формулы Mm1-xLnxNi4.9-yTy (T - Al, Fe, Co, Ni, Mn, Cr, Mo, Cu). Также, как и длядругих групп сплавов, регулирование их свойств описывается следующей схемой:MmNi5 → Mm1-xLnxNi5 → Mm1-xLnxNi5-yTy → Mm1-xLnxNi5-y—zT'yT''z.Как показали многократные испытания образцов, полученных в условияхопытно-промышленного производства, сплавы этих составов обеспечивают высокуюводородную (до 1.5 масс.% H2) и электрохимическую (более 300 мАч/г) емкость истабильное воспроизведение основных характеристик.
В процессе отработки опытнопромышленной технологии совместно с Московским заводом полиметаллов былаобнаружена зависимость эксплуатационных свойств сплавов от содержания углерода вмишметалле и внесены соответствующие рекомендации в ТУ.59По своим характеристикам сплавы из этих двух групп не уступают, а в рядеслучаев даже превосходят аналогичные зарубежные материалы. В заключение следуетотметить, что кроме самих сплавов-абсорбентов водорода, достаточно широкоеприменение нашли еще две разработки: лабораторные аккумуляторы водорода иопытныеустановкигидридногоаккумуляторы водородадиспергированиявнедрены всплавов.Лабораторныедесятках научных и производственныхподразделениях, пользуются постоянным спросом и в настоящее время. Результатыисследования различных вариантов аккумуляторов и испытания макетных образцовлегли в основу разработки металлогидридных аккумуляторов водорода секционноготипа на Московском Заводе "Полиметаллы" [5, 101].
Опытные установки гидридногодиспергирования и технология получения некоторых металлических порошков былисозданы и испытаны на семи предприятиях, в том числе в Болгарии и Румынии.9. ОСНОВНЫЕ ИТОГИ РАБОТЫ.1. Разработаны методы синтеза и исследовано взаимодействие водорода со сплавамисистем Ti-V, Ti-Ta, Ti-W, Ti-Ta-W, Zr-Sc, Hf-Sc, Ti-V-Al, Fe, Co, Ni и ИМС титана ициркония. Изучено влияние химического и фазового состава сплавов и ИМС нахарактер гидридообразования, структурные и химические свойства образующихсягидридов.
Исследован эффект каталитического влияния ИМС, церия и LaNi5 напроцесс активации и скорость гидрирования многофазных сплавов. Изучен процесстермического разложения синтезированных гидридов. Разработаны принципы итехнические условия применения этих веществ в металлогидридных технологиях.2.
Методами калориметрии и построения Р-С изотерм определены термодинамическиехарактеристики процесса гидридообразования. Показано аддитивное изменениесвойствгидридовпричастичномзамещенииметаллическихкомпонентов.Исследована кинетика взаимодействия водорода с ИМС. Установлено, что в общемслучае скорость взаимодействия с водородом ИМС лимитируется двумя процессами: скоростью образования зародышей гидридной фазы на поверхности или в объеме идиффузией водорода через границу раздела фаз.3. Изучены реакции диспропорционирования более чем для 50 ИМС и их гидридов.Установлено,чтонаправлениеэтихреакцийопределяютсякактермодинамическими, так и структурными характеристиками металлическойматрицы, обусловливающими состав и свойства продуктов реакции.604. Методами дисперсионного анализа изучен процесс гидридного диспергированияИМС.
Предложена математическая модель, описывающая поведение ИМС впроцессах проведения циклов "абсорбция-десорбция" водорода. Разработаныкомпозиционные материалы "ИМС-полимерное связующее", устойчивые припроведении многократных циклов "абсорбция-десорбция" и исследованы ихфизико-химические свойства. На основании проведенных исследований предложенновый метод синтеза и изучены электрофизические и магнитные свойства гидридови нитридов ИМС состава R3Ni(Co), R2Fe17, RFe11Ti.5. Исследовано взаимодействие водорода с ИМС и сплавами магния с РЗМ, кальцием,алюминием, никелем, медью, цинком.
Установлено, что в результате реакциидиспропорционирования ИМС и сплавов образуется высокодисперсная смесьпродуктов, чрезвычайно активно взаимодействующая с водородом. Исследованакинетика взаимодействия таких активных смесей с водородом и предложена схемамеханизма реакции, согласно которой, гидриды РЗМ и кальция и Mg2Ni переносятатомарный водород к поверхности магния. На первом этапе скорость гидрированиямагния в активированной смеси описывается уравнением первого порядка. Навторой стадии (α > 0.6) процесс переходит в диффузионный режим.6.
Впервые, в том числе с применением высоких газовых (до 2000 атм.) иквазигидростатических (до 50 кбар) давлений синтезированы представители новыхклассов сложных гидридов магния, кальция, РЗМ. Обнаружен эффект устойчивостипри н.у. гидридов с высоким содержанием водорода, синтезированных в условияхвысоких давлений.7. Комплекс проведенных фундаментальных исследований позволил разработать рядматериалов,сплавов-абсорбентоввысокотемпературныхводородааккумуляторовдляводорода,низкотемпературныхметаллогидриднойитехники,нейтронной защиты и др. Для сплавов на основе TiFe, MmNi5, фаз Лавесаразработана и освоена опытная технология.10.
СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ.10.1. Статьи1. Вербецкий В.Н., Клямкин С.Н. Взаимодействие магниевых сплавов с водородом.//7-я Всемирная конференция по водородной энергетике 25-29 сентября 1988 г., Т.2, С. 1209-1216.612. Вербецкий В.Н., Клямкин С.Н. Взаимодействие с водородом магниевых сплавов,содержащих РЗМ.// В сб. "Магниевые сплавы для современной технологии", М.,Наука, -1992.
-С. 159-168.3. Семененко К.Н., Вербецкий В.Н. Гидридная технология и проблемы накопления ииспользования водорода в малой энергетике.// Рос. хим. журнал РХО им.Д.И.Менделеева, -1993, -Т.36, N2, -С. 70-76.4. Verbetsky V.N. e.a. "R&D of Metal-Hydride Technologies in CIS-Countries" in"Hydrogen Storage Alloys - Fundamentals and Frontier Technologies", ed. I.Uehara, NTSCorp., Tokyo, 1998, 18 p.5. Fedorov V.A., Chubrikov V.S., Verbetsky V.N., Sirotina R.A.
"Development ofproduction technology of hydrogen absorbing alloys".// Proc. of the XI-th WorldHydrogen Energy Conference, Stuttgart, Germany, 22-28 June 1996, V.3, -P.2229-2236.6. Митрохин С.В., Вербецкий В.Н. Гидриды на основе фаз Лавеса титана с высокимдавлением диссоциации.// Proc. of the XI-th World Hydrogen Energy Conference,Stuttgart, Germany, 22-28 June 1996, V.3, -P.2237-2247.7. Verbetsky V.N.,Klyamkin S.N.,Kovriga A.Yu.,Bespalov A.P.
Hydrogen interaction withRNi3 type intermetallic compounds at high gaseous pressure.// Int.J.Hydrogen Energy, 1996, -V.21, N11/12, -P. 997-1000.8. Вербецкий В.Н., Митрохин С.В., Семененко К.Н. Взаимодействие с водородомсплавов системы Ti-V-Fe кристаллизующихся на основе β-титана.// Ж.неорг.химии,-1983, -Т.26, N26, -С. 471-476.9. Вербецкий В.Н., Зонтов В.С., Семененко К.Н. Взаимодействие водорода сосплавами β-фазы системы титан-ванадий-алюминий.// ЖНХ, -1984, -Т.29, N4, -С.864-868.10. Вербецкий В.Н., Зонтов В.С. Взаимодействие водорода со сплавами систем титанванадий-никель.// ЖНХ, -1985, -Т.30, N3, -С.
589-592.11. Вербецкий В.Н., Зонтов В.С. Взаимодействие сплавов системы титан-ванадийкобальт с водородом.// Изв.АН СССР "Неорганические материалы", -1986, -Т.22, N1,-С. 75-79.12. Verbetsky V.N., Movlaev E.A. Synthesis and transformations of hydrides under highquasihydrostatic pressures.// Proc.
Int. Symp. M-H systems - Fundamentals andApplications, Les Diablerets, Switzerland, -1996, J.Alloys. Compounds, -1997, -V.253254, N1-2, -P. 38-40.13. Семененко К.Н., Вербецкий В.Н., Иоффе М.И. Гидрогенолиз ИМС LaNi5 и LaCo5при высоких давлениях и температурах.// Вестник МГУ, -1979, -N6, -С. 560-563.14. Семененко К.Н., Вербецкий В.Н., Митрохин С.В., Бурнашева В.В. Исследованиевзаимодействия с водородом ИМС циркония, кристаллизующихся в структурныхтипах фаз Лавеса.// Ж.неорганической химии, -1980, -N7, -С. 1731-1736.15. Митрохин С.В., Вербецкий В.Н., Снегов Е.Ю., Семененко К.Н.
ВзаимодействиеИМС циркония с водородом.// Вестник МГУ, -1980, -N6, -С. 608-609.16. Семененко К.Н., Вербецкий В.Н., Ступников В.А. Синтез гидридных фаз соструктурой антиперовскита в условиях высоких давлений.// Вестник МГУ, -1981, N2, -С.
204-207.17. Семененко К.Н., Вербецкий В.Н., Кочуков А.В. Взаимодействие с водородомсплавов системы магний-лантан.// ДАН АН СССР, -1981, -Т.258, N2, -С. 362-366.18. Семененко К.Н., Вербецкий В.Н., Митрохин С.В. Взаимодействие ZrMoCr сводородом.// Вестник. МГУ, -1981, -Т.22, N4. -C. 41819. Семененко К.Н., Вербецкий В.Н., Зонтов В.С. Взаимодействие Ti2Ni с водородом.//ЖНХ, -1981, -Т.26, N10, -С. 2603-2605.6220. Семененко К.Н., Вербецкий В.Н., Алыев Б., Сарынин В.К. Абсорбция водорода всистеме TiFe-LaNi5-H.// Вестник МГУ, -1981, -Т.22, N5, -С. 513-515.21. Семененко К.Н., Вербецкий В.Н., Зонтов В.С., Иоффе М.И., Цуцуран С.В.Взаимодействие ИМС титана с водородом.// ЖНХ, -1982, -Т.27, N6, -С.
1359-1362.22. Вербецкий В.Н., Шатров Е.В., Кузнецов В.М., Удовенко А.Н. Рабочий процессгидридного аккумулятора водорода при использовании тепла отработанных газов.//"Автомобильная промышленность", 1982, N4.23. Вербецкий В.Н., Зонтов В.С., Семененко К.Н. Взаимодействие Ti2Со с водородом.//Вестник МГУ, Серия 2, Химия, -1982, -Т.23, N5, -С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
