Синтез, строение и свойства некоторых ортофосфатов, содержащих медь

• Автор: Янов, Олег Вячеславович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

2.1. Двухстадийное окисление топлива.

2.2. Строение и свойства некоторых медьсодержащих фосфатов.

2.3. Строение и свойства СОМподобных фосфатов.

2.3.1. Кристаллическая структура типа I.

2.3.2. Соединения со структурой типа КАБЮОМ, содержащие медь.

2.4. Строение и свойства витлокитоподобных фосфатов.

2.4.1. Кристаллическая структура типа витлокит.

2.4.2. Окислительновосстановительные реакции в структуре типа витлокит.

2.5. Водород в неорганических твердых телах.
2.6. Заключение.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
3.1. Синтез двойных и тройных фосфатов.
3.2. Методы исследования.
3.2.1. Рентгенографические методы.
3.2.2. Термогравиметрический анализ.
3.2.3. Дилатометрия.
3.2.4. И К спектроскопия.
3.2.5. ЭПРспектроскопия.
3.2.6. Методы люминесценции.
3.2.7. Методика и обсчет экспериментов по поглощению водорода.
3.3. РЕЗУЛЬТАТЫ.
3.3.1. Термогравиметрические исследования.
з
3.3.1 Л. Твердые растворы Са9СихСа1ХР7,16 х 96
З.ЗЛ.2. Соединенийа9.5СиМР7, МЬ1,1ЧаГ
3.3Л .3. Твердые растворы Са9ЕеСа1.5з2ХР7, 16 х 66 З.ЗЛ.4. Соединения 8г9ЕеР7 и 8г9л7СиизР.
3.3.2. Дилатометория.
3.3.3. Кинетика взаимодействия водорода с некоторыми медьсодержащими фосфатами.
3.3.3.1. Соединение Са9Си1ЛР7.
3.3.3.2. Твердые растворы Са9СихСа1,5.хР7 х 26, 46, 96.
3.3.4. Рентгенографические исследования.
3.3.5. ИКспектроскопия.
3.3.6. ЭПРспектроскопия.
3.3.7. Люминесцентные свойства фосфатов со структурой витлокита.
3.3.7.1. Фосфаты кальция, меди и щелочных металлов.
3.3.7.2. Са9МеМР7Еи Ме Са2 М М 1Л, 1Ча К.
3.3.8. Рентгеноструктурные исследования.
3.3.8.1. Кристаллические структуры тройных фосфатов Са9СиМР7, М 1л, 0.
3.3.8.2. Кристаллическая структура восстановленного тройного фосфата кальция, меди и лития.
3.3.8.3. Кристаллические структуры соединений СаСиРО47, Са9Си,.5Р7, а и рСа1оСи0.5Р7.
4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
5. ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Низкотемпературные топливные ячейки эффективны при использовании чистого водорода. Высокотемпературные могут перерабатывать как водород, гак и природный газ . К настоящему моменту разработаны топливные ячейки на основе фосфорной кислоты, вырабатывающие энергию из природного газа . Рассчитана экономическая эффективность и оценено влияние на экологию этой системы. На основе керамических соединений с высокой прогонной или кислородной проводимостью предложены топливные ячейки . Примером может служить материал на основе Ъгу функционирующий при 0 С. На настоящий момент не решена одна из проблем практического применения топливных ячеек. Такие системы экономически нецелесообразно уменьшать до размеров аппаратов мощностью несколько к или меньше, а ведь именно в этом диапазоне использование топливных ячеек наиболее эффективно. Подобное ограничение можно миновать, используя специальные новые материалы или применяя топливные ячейки отдельно от химических станций, вырабатывающих его. Работа топливной ячейки проиллюстрирована на рис. Теоретическая схема двух стадийного окисления топлива приведена в 8. Согласно 8, первый и второй законы термодинамики могут быть сформулированы в следующем виде. Результатом любого процесса использования тоазива на ТЭС является преобразование потенциальной энергии химической связи атомов в электрическую посредством протекания различных реакций и механической работы. Причем, в каждом процессе суммарная запасенная теплота передается без изменения первый, а энгропия увеличивается второй. Где М количество процессов, выделяющих энергию, количество процессов, поглощающих энергию К М М. Таким образом член ТоДБк отвечает за энергетические поз ери в системе К процессов. Если процесс донор энергии соединить в системе с процессом акцептором энергии, то соответствующее тепло передается, и ДНС ДН. Ас ДН ТоДБ, Т0 8. Н.О
Рис. Схема работы топливного элемента с протонпроводящим электролитом а, б, с кислородпроводящим электролитом в, г схема работы твердофазного интермедиатора для двухстадииного окисления топлива с переносом протона д, е, с переносом кислорода ж, з. СО ссь I г
н. Рис. Схемы полчения водорода из соединений и смесей с использованием протонпроводящего твердого электролита. Соотношение ск1Н является параметром энергетического уровня реакции или теплопередачи и обозначается А 8. Для процессов нагревания ЭН Т и А 1ТоТ. Теперь, если построить зависимость А от преобразованной энергии Ша, то площадь между кривыми энергодонорного и энергоакцепторного процессов будет отвечать Аек, то есть потерям энергии в преобразовании. В дальнейшем зависимость параметра А от энергии будем называть диаграммами преобразования энергии. Из полученного соотношения 4 следует, что чем более процесс теплопередачи необратим, тем с меньшим КПД этот процесс проходит, так как происходит большее производство энтропии, и, как следствие, меньшее производство работы. Поэтому усовершенствование цикла сгорания химического топлива может быть осуществлено приведением окисления к квазиравновесным условиям тем или иным образом. При полном равновесии суммарное изменение энтропии равно 0, однако в этом случае скорость изменения концентраций веществ равна 0. Очевидно, оптимальным решением проблемы будет степень нсравновесности, обеспечивающая приемлемые скорости переработки топлива. Простейшие тепловые электростанции работают по следующей схеме топливо, сгорая в реакторе, нагревает воду до парообразного состояния нагретый до 0 С пар под давлением подается на турбину, вращающую электрический генератор. Полезная работа подобной системы по абсолютной величине не достигает трети от энтальпии сгорания топлива газа, мазута или угля. Японскими учеными предложена система 8, комбинирующая усовершенствованный технологический цикл турбин и двухстадийное окисление топлива. В качестве материалов интермедиаторов МИ предложены металлы и их оксиды 4 , РеО Рез, Ре Рез, Си СиО, МпО Мп. Предпочтение отдается железооксидным фазам, как наиболее подходящим по температурным и энеретическим характеристикам, обозначенным в предыдущем абзаце.