Автореферат (1149618)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»На правах рукописиДОСТ Анна ВалериевнаПОДВИЖНОСТЬ ВОДОРОДА В РЕШЁТКЕ СПЛАВОВ Ti-V-Cr ПОДАННЫМ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСАСпециальность 01.04.11 – физика магнитных явленийАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург – 20162Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:Шеляпина Марина Германовна, кандидатфизико-математических наук, доцент, ФГБОУВО «Санкт-Петербургский государственныйуниверситет», доцент кафедры ядернофизических методов исследованияОфициальные оппоненты: Куприянова Галина Сергеевна, доктор физикоматематических наук, доцент, ФГАОУ ВО«Балтийский федеральный университет им.

И.Канта», г. Калининград, профессор кафедрырадиофизики и информационной безопасностиЛившиц Александр Иосифович, докторфизико-математических наук, профессор,Санкт-Петербургскийгосударственныйуниверситет телекоммуникаций им. проф.М.А. Бонч-Бруевича,профессор кафедрыобщей физикиВедущая организация:ФГБУН«Институтфизикиим. М.

Н. Михеева» УральскогоРоссийской академии наукметалловотделенияЗащита состоится «27» октября 2016 г. в ____ часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.232.44 по защите диссертаций на соисканиеучѐной степени кандидата наук, на соискание учѐной степени доктора наук приСанкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199004 СанктПетербург, Васильевский остров, Средний пр., д.41-43, ауд. С-304.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М.Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу:199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7-9. Диссертация иавтореферат диссертации размещены на сайте www.spbu.ru.Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенныепечатью, просьба высылать по адресу: 198504, Санкт-Петербург, ул.Ульяновская, д.

1, учѐному секретарю диссертационного совета Д 212.232.44Комолкину Андрею Владимировичу.Автореферат разослан «___» _________ 2016 г.Ученый секретарьдиссертационного совета,кандидат физ.-мат. наук, доцентКомолкин А.В.3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования. Проблема поиска альтернативныхисточников энергии особенно актуальна в последние десятилетия. В силусвоих физических и химических свойств, водород является одним изнаиболее перспективных источников энергии. Для эффективного развитияводородной энергетики необходимо решить проблему хранения водорода.Наиболее экономически целесообразным и безопасным является хранение всвязанном состоянии, в частности, в составе гидридов металлов [1,2].Материалы для хранения водорода должны обладать рядом свойств:высокая водородоѐмкость, низкая температура выхода водорода из решѐтки,обратимость процесса сорбции водорода и его высокая кинетика, а такжедоступность материала [3]. Магний, благодаря своей распространѐнности инизкой стоимости, а также высокой водородоѐмкости (7.6 вес.

%), не толькоявляется одним из наиболее перспективных материалов для храненияводорода, но и уже применяется на практике. Однако из-за медленнойкинетики процесса сорбции водорода и высокой температуры выходаводорода из решѐтки, использование магния как материала для храненияводорода ограничено.Ряд недавних исследований показал, что дробление магния в шаровыхмельницах с добавление переходных металлов с объѐмно-центрированнойкубической (ОЦК) структурой, таких как V, Nb и другие, значительноускоряет кинетику сорбции водорода магнием [4–7]. При этом не происходитобразования бинарных соединений магний – переходный металл.

Быловысказано предположение, что наночастицы переходного металла являются«окном» для проникновения водорода в решѐтку магния [8–10]. Переходныйметалл, такой как Nb, провоцирует формирование ОЦК структуры магниявблизи границы Nb/Mg [11,12]. Мы предполагаем, что оптимальной добавкойк магнию будет служить сплав с ОЦК структурой, который, с одной стороны,обладает высокой водородоемкостью, а с другой, характеризуется высокимкоэффициентом диффузии в нем водорода.Сплавы Ti-V-Cr обладают достаточно высокой для такого классасоединений водородоемкостью, до 3.8 вес. % [13–15].

Также онидемонстрируют высокую кинетику сорбции водорода, которая может бытьдополнительно улучшена путѐм добавление к Ti-V-Cr небольшогоколичества Zr7Ni10 [16]. Несмотря на обилие публикаций по исследованиюсплавов Ti-V-Cr и их гидридов, диффузия водорода в них ранее не изучалась.Наиболее мощным инструментом для исследования диффузииводорода в решетке металлов является метод ядерного магнитного резонанса(ЯМР). Уникальность метода ЯМР заключается в том, что при его помощиможно исследовать процессы, характерные времена которых лежат вшироком диапазоне. Кроме того этот метод является неразрушающим ирегистрирует сигнал непосредственно от ядер водорода. Метод ЯМРэффективен не только для исследования диффузии водорода, но и позволяет4получить информацию о таких параметрах движения водорода, как частотаперескоков, и энергия активации.Таким образом, исследование подвижности водорода в решѐткесплавов Ti-V-Cr является важной задачей для разработки новых материаловдля хранения водорода, а метод ЯМР – необходимым инструментом длярешения этой задачи.Целью диссертационной работы являлось систематическоеисследование подвижности водорода в решѐтке сплавов Ti-V-Cr иопределение композиции сплава, наиболее подходящей как для храненияводорода в связанном состоянии, так и в качестве добавки для ускорениякинетики сорбции водорода магнием.Для достижения цели были поставлены следующие задачи: изучение характера диффузии водорода в решѐтке сплавов Ti-V-Cr; определение влияния концентрации ванадия в сплаве Ti-V-Cr накоэффициент диффузии и энергию активации движения водорода; определение влияния добавок 4 вес.% Zr7Ni10 к сплаву Ti-V-Cr напараметры движения водорода.Научная новизна.

Впервые измерены коэффициенты диффузииводорода в гидридах сплавов Ti-V-Cr методом статического градиента ипроведено исследование характера диффузии водорода в решѐтке сплавов TiV-Cr с учѐтом влияния концентрации ванадия в гидриде.Установлено, что концентрация ванадия в сплаве влияет на значенияпараметров, характеризующих подвижность водорода в решѐтке сплава(коэффициент диффузии, энергия активации движения водорода).Обнаружено, что в серии (TiCr1.8)1-xVx (x = 0.2, 0.4, 0.6, 0.8) в сплавах с x = 0.4и 0.6 водород обладает наибольшей подвижностью.

В исследуемыхсоединениях характер зависимости коэффициента диффузии водорода отвремени отражает неоднородное распределение элементов по образцу, чтоособенно ярко выражено в образце с низким содержанием ванадия (x = 0.2).В работе также впервые исследовано влияние добавки 4 вес.% Zr 7Ni10на диффузию водорода в сплавах Ti-V-Cr. Показано, что добавление Zr7Ni10 ксплаву Ti-V-Cr не влияет на характер диффузии водорода в нѐм, несмотря нато, что такая добавка ведѐт к микроструктурированию сплава [16].На основе проведенных исследований предложена композиция сплава,наиболее подходящая как для хранения водорода в связанном состоянии, таки в качестве добавки для ускорения кинетики сорбции водорода магнием.Практическая ценность.

Результаты диссертационной работы имеютпрактическую значимость в области водородной энергетики. В частности,сплавы Ti-V-Cr за счѐт своих физических и химических свойств являютсяперспективными материалами, как для хранения водорода, так и для еготранспортировкиврешеткумагния,обладающегобольшейводородоѐмкостью. Предполагается, что исследования, проведѐнные в5рамках данной работы, внесут вклад в разработку материалов для храненияводорода с улучшенными свойствами.Достоверностьполученныхрезультатовобеспечиваетсяиспользованием хорошо апробированных методов измерения на основеявления магнитного резонанса.

Выводы работы воспроизводимы и хорошосогласуются с имеющимися экспериментальными и теоретическимиданными.Положения, выносимые на защиту:1. В сплавах Ti-V-Cr существуют области размером несколькомикрометров с различным распределением элементов. Границы междуэтими областями четко выражены, но являются проницаемыми дляводорода.2.

Коэффициент диффузии и энергия активации движения водорода врешетке Ti-V-Cr зависят от концентрации ванадия. В серии(TiCr1.8)1-xVx (x = 0.2, 0.4, 0.6, 0.8) в сплавах с x = 0.4 и 0.6 водородобладает наибольшей подвижностью.3. Добавление 4 вес. % Zr7Ni10 к исследуемым сплавам Ti-V-Cr неоказывает существенного влияния ни на характер диффузии, ни навеличину энергии активации движения водорода в решетке сплава.Личный вклад автораВсе результаты, представленные в работе, получены автором лично,либо в соавторстве при еѐ непосредственном участии. Вклад автора врезультаты, представленные в рамках диссертационной работы, являетсяопределяющим. Общая постановка целей и задач исследований в рамкахдиссертационной работы проведена совместно с научным руководителемработы Шеляпиной М.Г.Апробация работыМатериалы диссертации докладывались на следующих конференциях:8-ая, 9-ая и 10-ая Зимние молодежные школы-конференции«Магнитный резонанс и его приложения» (Санкт-Петербург, 2011,2012, 2013);VI Всероссийская конференция молодых учѐных, аспирантов истудентов с международным участием «Менделеев-2012» (СанктПетербург, 2012);Всероссийская научная конференция студентов физиков (Красноярск,2012);International Student Conference «Science and Progress» (Saint Petersburg,2011, 2012, 2014, 2015);8th, 9th, 10th International Symposium and Summer School «NMRCM»(Saint Petersburg, 2011, 2012, 2013);6 3-rd Russian-Mexican workshop on Nanoparticles, Nanomaterials andNanoprocessing (Saint Petersburg, 2013); European Magnetic Resonance Meeting EUROMAR (Hersonisson, Greece,2013); 14th International Symposium on Metal-Hydrogen Systems: Fundamentalsand applications» (Manchester, United Kingdom, 2014); International Conference on Hydrogen Storage, Embrittlement andApplications (Rio de Janeiro, Brazil, 2014); Междисциплинарный научный форум «Новые материалы.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации