Диссертация (1145336), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Результат получен конкретно для Nb, но может быть расширен наболее широкий класс металлов с ОЦК структурой.• Согласно комплексному структурному анализу водород, входя в решётку ОЦКсплавов Ti-V-Cr, полученных из сплавления чистых компонентов, вызывает237мартенситное превращение в ГЦК структуру, однако для образцов, полученныхиз сплавления фазы Лавеса (TiCr1.8) с ванадием, формируется ОЦТ структура,которая может рассматриваться как промежуточная между ОЦК и ГЦК.Водород при входе в решётку Ti-V-Cr занимает тетраэдрические интерстиции.• Для моделирования процессов диффузии водорода в решётке неупорядоченныхсплавов была разработана методика, основанная на применении методасуперячеек, которая включает в себя несколько этапов: 1) построениеструктурной модели гидридов по данным расчёта энергии растворенияводорода в интерстициях разного типа, 2) расчёт функции распределенияэнергии растворения водорода, 3) расчёт энергии активации для наиболеевероятных путей диффузии, 4) оценка коэффициента диффузии с учётомвероятности занятости исходной и конечной интерстиции.
Полученныезначения коэффициента диффузии хорошо согласуются с экспериментальнымиданными 1H ЯМР исследований.• Для интерпретации температурных зависимостей времён релаксации протоновв гидридах сплавов Ti-V-Cr была предложена обменная модель, основанная напредположении о сосуществованиидвух фракций водорода с разнойподвижностью, между которыми происходит обмен со скоростью многобольшей, чем скорость спин-решёточной релаксации протонов, но меньшей,чем скорость спин-спиновой релаксации.
Доля водорода в каждой фракцииявляется функцией температуры и может быть определена из амплитуды спадасигнала свободной прецессии протонов. Модель была апробирована на гидридеTiV0.8Cr1.2H5.29 и затем успешно применена к сплавам Ti-V-Cr разного состава.Показана высокая чувствительность параметров движения водорода к составусплава.• На основе анализа ЯМР спектров и температурных зависимостей времёнрелаксации протонов в гидридах сплавов (TiCr1.8)1-xVx можно выделитьнесколько фракций водорода с различными значениями энергии активации,между которыми осуществляется обмен.
Из оценок скорости обмена и среднегосмещения водорода следует, что за время обмена водород успевает сместиться238нарасстояние,сопоставимоесразмеромобластинеоднородностираспределения элементов по образцу.• Исследование гидридов сплавов Ti-V-Cr c добавлениеv 4 вес. % Zr7Ni10 илиHf7Ni10, улучшающих кинетику сорбции водорода, показали, что данныедобавкинеоказываютсущественноговлияниянатрансляционнуюподвижность водорода.• Учитывая, что наилучшие сорбционные свойства демонстрирует сплав сTi/Cr~0,84, для которого взаимодействия Ti-H и Cr-H уравновешивают другдруга, а также то, что добавление 4 вес.
% Zr7Ni10 не оказывают существенноговлияния на трансляционную подвижность водорода в решётке, но ускоряюткинетику сорбции водорода сплавом Ti-V-Cr, можно предложить следующийкомпозитный материал для хранения водорода, сочетающий большуюводородоёмкость Mg и высокую кинетику сорбции водорода сплавов Ti-V-Cr сОЦК структурой: Mg + Ti0.23V0.5Cr0.27+4 вес.% Zr7Ni10239Список цитируемой литературы1.Ewan B.C.R., Allen R.W.K. A figure of merit assessment of the routes to hydrogen //Int. J. Hydrogen Energy. 2005.
Т. 30, № 8. С. 809–819.2.Dincer I. Green methods for hydrogen production // Int. J. Hydrogen Energy.Elsevier Ltd, 2012. Т. 37, № 2. С. 1954–1971.3.Dincer I., Acar C. Review and evaluation of hydrogen production methods for bettersustainability // Int. J. Hydrogen Energy. Elsevier Ltd, 2014. Т. 40, № 34. С. 11094–11111.4.Lang Y., Arnepalli R.R., Tiwari A. A review on hydrogen production: Methods,materials and nanotechnology // J.
Nanosci. Nanotechnol. 2011. Т. 11, № 5. С.3719–3739.5.Shelyapina M.G. Metal hydrides for energy storage // Handbook of Ecomaterials /под ред. Martínez L., Kharissova O., B. K. Springer, Cham, 2018. С. 1–36.6.Barbir F. PEM fuel cells. Theory and practice. Burlington: Elsevier Academic, 2005.443 с.7.Wang Y. и др. A review of polymer electrolyte membrane fuel cells: Technology,applications, and needs on fundamental research // Appl. Energy.
Elsevier Ltd,2011. Т. 88, № 4. С. 981–1007.8.Mench M.M. Fuel cell engines // Fuel Cell Engines. John Wiley & Sons, Inc., 2008.515 с.9.Studer S., Stucki S., Speight J.D. Hydrogen as a fuel // Hydrogen as a future energycarrier / под ред. Züttel A., Borgschulte A., Schlapbach L. Weinheim, Germany:Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2008. С. 23–69.10.Weitkamp J., Fritz M., Ernst S.
Zeolites as media for hydrogen storage // Int. J.Hydrogen Energy. 1995. Т. 20, № 12. С. 967–970.11.Anderson P.A. Storage of hydrogen in zeolites // Solid-state hydrogen storage:Materials and chemistry / под ред. Walker G. Woodhead Publishing Series inElectronic and Optical Materials, 2008. С. 223–260.12.Kabbour H. и др. Toward new candidates for hydrogen storage: High surface area240carbon aerogels // Chem. Mater. 2006. Т.
18, № 26. С. 6085–7.13.Jin Z. и др. Solution-phase synthesis of heteroatom-substituted carbon scaffolds forhydrogen storage // J. Am. Chem. Soc. 2010. Т. 132, № 43. С. 15246–15251.14.Stadie N.P. и др. Zeolite-templated carbon materials for high-pressure hydrogenstorage // Langmuir. 2012. Т. 28, № 26. С. 10057–10063.15.Guo C.X., Wang Y., Li C.M. Hierarchical graphene-based material for over 4.0 wt %physisorption hydrogen storage capacity // ACS Sustain. Chem. Eng. 2013. Т. 1. С.14–18.16.Jiang H.-L. и др.
From metal–organic framework to nanoporous carbon: Toward avery high surface area and hydrogen uptake // J. Am. Chem. Soc. 2011. Т. 133, №31. С. 11854–11857.17.Furukawa H. и др. The chemistry and applications of metal-organic frameworks //Science (80-. ). 2013. Т. 341, № 6149. С. 1230444–1230444.18.Candelaria S.L.
и др. Nanostructured carbon for energy storage and conversion //Nano Energy. Elsevier, 2012. Т. 1, № 2. С. 195–220.19.Zhou L., Zhou Y., Sun Y. Enhanced storage of hydrogen at the temperature of liquidnitrogen // Int. J. Hydrogen Energy. 2004. Т. 29, № 3. С. 319–322.20.Yu D. и др. Scalable synthesis of hierarchically structured carbon nanotube–graphene fibres for capacitive energy storage // Nat.
Nanotechnol. NaturePublishing Group, 2014. Т. 9, № 7. С. 555–562.21.Orimo S. и др. Complex hydrides for hydrogen storage // Chem. Rev. 2007. Т. 107,№ 10. С. 4111–4132.22.Sakintuna B., Lamari-Darkrim F., Hirscher M. Metal hydride materials for solidhydrogen storage: A review // Int. J. Hydrogen Energy. 2007. Т. 32, № 9. С. 1121–1140.23.Jain I.P., Jain P., Jain A. Novel hydrogen storage materials: A review of lightweightcomplex hydridespuye // J. Alloys Compd. Elsevier B.V., 2010.
Т. 503, № 2. С. 303–339.24.Xiong Z. и др. High-capacity hydrogen storage in lithium and sodium amidoboranes// Nat. Mater. 2008. Т. 7, № 2. С. 138–141.24125.Safronov A. V. и др. Chemical hydrogen storage using polynuclear borane anionsalts // Int. J. Hydrogen Energy. Elsevier Ltd, 2011. Т.
36, № 1. С. 234–239.26.Lan R., Irvine J.T.S., Tao S. Ammonia and related chemicals as potential indirecthydrogen storage materials // Int. J. Hydrogen Energy. Elsevier Ltd, 2012. Т. 37, №2. С. 1482–1494.27.Demirci U.B. Ammonia borane, a material with exceptional properties for chemicalhydrogen storage // Int. J. Hydrogen Energy.
Elsevier Ltd, 2017. Т. 42, № 15. С.9978–10013.28.Wietelmann U., Felderhoff M., Rittmeyer P. Hydrides // Ullmann’s encyclopedia ofindustrial chemistry. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA,2000. С. 1–39.29.Züttel A. и др. Hydrogen storage // Hydrogen as a future energy carrier / под ред.Züttel A., Borgschulte A., Schlapbach L. Weinheim, Germany: Wiley-VCH VerlagGmbH & Co. KGaA, 2008. С.
165–263.30.Christmann K. Interaction of hydrogen with solid surfaces // Surf. Sci. Rep. 1988. Т.9, № 1–3. С. 1–163.31.Hammer B., Nørskov J.K. Electronic factors determining the reactivity of metalsurfaces // Surf. Sci. 1995. Т. 343, № 3. С. 211–220.32.Groß A. Reactions at surfaces studied by ab initio dynamics calculations // SurfaceScience Reports. 1998. Т. 32, № 8. 291-340 с.33.Kroes G.J. и др.
Quantum theory of dissociative chemisorption on metal surfaces //Acc. Chem. Res. 2002. Т. 35, № 3. С. 193–200.34.Ferrin P. и др. Hydrogen adsorption, absorption and diffusion on and in transitionmetal surfaces: A DFT study // Surf. Sci. Elsevier B.V., 2012. Т. 606, № 7–8. С. 679–689.35.Sandrock G. Panoramic overview of hydrogen storage alloys from a gas reactionpoint of view // J. Alloys Compd. 1999. Т.
293. С. 877–888.36.Völkl J., Alefeld G. Diffusion of hydrogen in metals // Hydrogen in metals I: Basicproperties / под ред. Alefeld G., Völkl J. Berlin, Heidelberg: Springer BerlinHeidelberg, 1978. С. 321–348.24237.Fukai Y. The metal-hydrogen system. Basic bulk properties. Berlin Heidelberg:Springer–Verlag, 2005.
XII, 500 с.38.Peisl H. Lattice strains due to hydrogen in metals // Hydrogen in metals I: Basicproperties / под ред. Alefeld G., Völkl J. Berlin, Heidelberg: Springer BerlinHeidelberg, 1978. С. 53–74.39.Glushko Thermocenter of the Russian Academy of Sciences, IHED, “IVTAN”Association of RAS, Izhorskaya 13/19, Moscow 127412, Russia. 1994.40.Landolt-Börnstein - Group IV Physical chemistry. Vol. 19A4.
Thermodynamicproperties of inorganic materials. Pure substances. Part 4 _ Compounds from HgH_gto ZnTe_g. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2001.41.Landolt-Börnstein - Group IV Physical Chemistry. Vol. 19A4. ThermodynamicProperties of Inorganic Materials. Pure Substances. Part 4 _ Compounds fromHgH_g to ZnTe_g. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2001.42.Landolt-Börnstein - Group IV Physical chemistry. Vol. 19A3. Thermodynamicproperties of inorganic materials. Pure substances. Part 3 _ Compounds fromCoCl3_g to Ge3N4. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2000.43.Landolt-Börnstein - Group IV Physical Chemistry. Vol. 19A2. Thermodynamicproperties of inorganic materials.
Pure substances. Part 2 _ Compounds fromBeBr_g to ZrCl2_g. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 1999.44.Treadwell W.D., Sticher J. Über den Wasserstoffdruck von Calciumhydrid // Helv.Chim. Acta. 1953. Т. 36, № 7. С. 1820–1832.45.Landolt-Börnstein - Group IV Physical chemistry. Vol. 19A1. Thermodynamicproperties of inorganic materials · Pure substances.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
