Алюминий, активированный сплавами галлия: получение и физико-химические свойства

• Автор: Илюхина, Анастасия Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

1.1. Диспергирование алюминия

1.2. Гидротермальное окисление алюминия

1.3. Использование водных растворов щелочей при реакции окисления порошков алюминия

1.4. Амальгамирование

1.5. Активация алюминия низкотемпературными жидкими металлическими сплавами на основе галлия

1.6. Механохимическая активация алюминия

1.7. Заключение к обзору литературных данных

II МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

II. 1. Исходные материалы

.2. Методика получения активированного алюминия

.2.1. Получение галлам

.2.2. Получение крупнокристаллических порошков алюминия, активированных при слабом механическом воздействии
.2.3. Получение алюминия, активированного механохимическим способом
Н.З. Методика измерения объема выделившегося водорода
Н.4. Обработка экспериментальных данных
II.5. Методы исследования
.5.1. рНметрия
.5.2. Микроскопия
.5.3. Ожеспектроскопия
.5.4. Массспектрометрия И.5.5. Термический анализ
.5.6. Определение удельной поверхности порошков активированного алюминия и продуктов реакции И.5.7. Рептгсиофазовый анализ РФА
III РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
III. 1. Изучение жидких сплавов на основе галлия, используемых для активации металлического алюминия
Ш.2. Изучение микроструктуры и элементного состава активированного алюминия
1.3. Результаты исследования реакции окисления активированного алюминия водой
1.3.1. Влияние способа активации алюминия на скорость реакции его окисления водой
1.3.2. Влияние количества и состава активирующего сплава на реакционную способность алюминия по отношению к воде
1.3.3. Влияние размера частиц порошка на скорость выделения водорода Ш.3.4. Влияние температуры реакции на скорость и количество выделяющегося водорода
1.3.5. Окисление активированного алюминия водными солевыми и щелочными растворами
1.3.6. Зависимость скорости реакции окисления от микроструктуры исходного алюминия
1.3.7. Хранение активированного алюминия
1.4. Изучение фазового состава продуктов реакции
IV ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ АКТИВИРОВАННОГО АЛЮМИНИЯ IV. 1. Оптимизация элементного и количественного состава порошков активированного алюминия
IV.2. Применение акгивированного алюминия в микрогенераторах водорода МГВ
V ВЫВОДЫ ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ


Все эти обстоятельства могут явиться определяющими при разработке ТЭО для мобильных и портативных устройств. К сожалению, прямое окисление алюминия водой при стандартных условиях невыполнимо изза мгновенного образования на его поверхности оксидной пленки. Применение же высокотемпературных методов окисления металла еще более снижает экономическую эффективность его использования. Вследствие этого возникает проблема поиска методов активации алюминия, которые бы позволили провести его окисление в обычных условиях. Ребиндера, и способ его механохимической активации, при котором происходит не только измельчение материала, но и изменение его структурных, химических и физикохимических свойств. Цслыо настоящей работы явилась разработка метода активации алюминия, который обеспечивал бы заданную скорость выделения водорода при окислении металла водой в обычных условиях с чистотой, достаточной для питания водородного топливного элемента. А0Н с С до С. Разработана методика получения активированного алюминия. Данный материал, обладающий высокой скоростью взаимодействия с водой при комнатной температуре, был использован в качестве источника водорода в микрогенераторах, питающих водородновоздушные топливные элементы. I,
IV и V Российские конференции Физические проблемы водородной энергетики, СанктПет ербург, и гг. По результатам проведенных исследований опубликовано 5 статей в научных журналах, 9 тезисов докладов на российских и международных конференциях, получен 1 патент и 1 положительное решение на изобретение. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав обзор литературы методическая часть результаты и их обсуждение практическое применение активированного алюминия, выводов и списка используемой литературы наименования. Работа изложена на 1 страницах текста и содержит рисунков, таблиц. Алюминий относится к химически активным металлам, благодаря чему на воздухе мгновенно покрывается плотной и прочной оксидной пленкой, которая делает его относительно инертным не только по отношению к воде, но и к таким сильным кислотам, как азотная и серная. Это свойство позволяет использовать алюминий и его сплавы во многих отраслях промышленности, а также в быту, и эксплуатировать изделия из него в широком диапазоне температур. Соответственно, удаление с поверхности алюминия оксидной пленки восстанавливает присущую этому металлу химическую активность, что позволяет реализовать на практике уже при комнатной температуре его реакцию с водой, то есть использовать алюминий в качестве реагента в реакции получения водорода из воды. В литературе обычно классифицируют методы активации алюминия по физическому и химическому типам воздействия. По мнению авторов 2, к физическим методам получения активированного состояния алюминия можно отнести 1 получение порошков электровзрывом проволоки металла в различных средах 2 обработку алюминия с мелкодисперсным графитом в вибрационных мельницах 3 обработку поверхности алюминия или его сплавов активаторами, либо сплавление алюминия с ними. В качестве таких добавок активаторов рассматривается ртуть и другие металлы или их сплавы галлий, висмут, свинец, олово, индий. К химическим методам авторы относят 1 промотирующее действие солей ртути на процесс химического растворения алюминия в азотной кислоте 2 обработку алюминия парами йода 3 взаимодействие алюминиевого порошка с водой в сверхкрнтических условиях 4 взаимодействие металла с водными растворами щелочей. Безусловно, такое деление весьма условно и не отражает механизмов процессов, происходящих при воздействии того или иного вещества, либо среды. Но не вызывает сомнений, что все известные способы активации алюминия направлены на возможно более полное и постоянное разрушение или растворение оксидной пленки, затрудняющей доступ молекул поды к поверхности неокисленного алюминия. Поэтому практически все методы активации в той или иной степени можно отнести к химическим. Для повышения реакционной способности алюминия обычно используются различные методы диспергирования.