Влияние электрического и магнитного полей на электрохимические и физико-механические свойства сплавов Al-Sm и Al-Sm-H, полученных методом катодного внедрения

• Автор: Климов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Способы аккумулирования и хранения водорода.

1.1.1. Способы, основанные на использовании физических свойств хранения водорода

1.1.2. Сорбционные методы накопления и хранения водорода.

1.1.3. Химические принципы получения и накопления водорода методы хранения водорода.

1.2. Металлогидриды как среда хранения водорода.

1.2.1. Классификация гидридов

1.2.2. Структура интерметаллических гидридов.

1.2.3. Термодинамика процессов поглощениявыделения водорода в системе металл гидрид

1.2.4. Мсталлогидридные аккумуляторы водорода
1.3. Сплавы АВ5 типа
1.3.1. Фазы Лавеса.
1.4. Поверхностные явления при электрохимическом внедрении водорода в
интерметаллические электроды
1.4.1. Влияние термообработки и оксидирования
1.4.2. Влияние кислотности раствора и природы аниона.
1.5. Катодное внедрение РЗЭ как перспективный метод получения металлогидридов.
1.6. Кинетика и механизм взаимодействия водорода с металлами при электрохимических процессах электроосаждеиия, соосаждения и катодного внедрения.
1.6.1. Взаимодействие водорода с вакансиониыми дефектами в металл ах
1.6.2. Координация водорода в металлах и иитерметаллидах
1.6.3. Предельные возможности сплавов по обратимой сорбции водорода.
1.6.4. Диспропорционирование ИМС и его влияние на сорбционную емкость сплава.
1.6.5. Предельные возможности ИМС на основе РЗЭ по накоплению водорода.
1.7. Обоснование цели и задачи исследования.
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.
2.1. Данные об объектах исследования.
2.2. Подготовка электролитической ячейки.
2.3. Методика приготовления электрода сравнения
2.4. Подготовка поверхности алюминиевого электрода.
2.5. Методика получения пленочных АГБтН электродов на основе алюминиевой матрицы.
2.6. Методы электрохимических исследований.
2.6.1. Потенциостатический метод
2.6.2. Электрохимические измерения в импульсном режиме
2.6.3. Потенциодинамический метод.
2.6.4. Измерение рНз приэлектродного слоя.
2.7. Физико химические методы исследования
2.7.1. Методика микроструктурных исследований.
2.7.2. Рентгенофазового анализ
2.7.3. Масс спектрометрия вторичных ионов ВИМС.
2.7.4. Термический анализ.
2.8. Определение физико механических свойств пленочных АГБтИ электродов
2.8.1. Методика определения микротвсрдости
2.8.2. Мечодика определения шероховатости.
2.8.3. Методика исследования пористости
2.9. Определение погрешности измерений.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА.
3.1. Исследование диффузионно кинегичсских характеристик процесса электрохимической сорбции водорода на электроде
3.1.1. Влияние соотношения воды и ДМФ в органическом растворителе на электрохимические свойства системы при катодном модифицировании поверхности сплава .
3.1.2. Влияние потенциала катодной обработки
3.1.3. Сольватационные эффекты на электроде при сорбции водорода из водно органических растворов
3.2. Исследование физико механических свойств электродов.
3.3. Влияние параметров магнитного поля на размерные эффекты
электродов, их электрохимические и физико механические параметры
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


При повышенной температуре С стеклянные стенки становятся проницаемыми для водорода, что позволяет заправлять систему водородом и выдавать его потребителю. Массовая плотность храпения водорода до масс, а объемная до кгм3, что соизмеримо с показателями для композитных газовых баллонов. Метод требует дополнительных затрат энергии на нагрев микросфер при заправке хранилища и отборе водорода. Основной недостаток метода высокие потери водорода изза механического разрушения стеклянных микросфер при транспортировке 5. Перспективным является хранение водорода в криогенных сосудах высокого давления. Сущность метода заключается в использовании стандартных композитных баллонов высокого давления алюминиевая гильза, покрытая армированным пластиком, размещаемых в криогенной теплоизолирующей оболочке. Такие баллоны могут заполняться либо жидким, либо газообразным Из при пониженной температуре . В последнем случае достигаются более высокие объемная и массовая плотность хранения водорода, чем в газовых баллонах при комнатной температуре 8. Особая проблема эффект водородного охрупчивания металлических частей систем хранения водорода, что требует применения дорогих высоколегированных материалов, правильной сварки, защиты от электрохимической коррозии, применения ингибиторов и покрытий и пр. Разработка конкурентоспособной, максимально компактной и безопасной технологии хранения в условиях окружающей среды 0,1 МПа, 0 К, позволит водороду более эффективно конкурировать с природными и синтетическими видами топлива. Реализация такой технологии возможна, если водород хранится в связанном виде. Достаточно условно все материалы, способные аккумулировать водород, можно разделить по энергии связи . Наименьшая прочноеь связи характерна для физической адсорбции водорода. Газообразный водород взаимодействует с поверхностью адсорбента посредством дисперсионных вандерваальсовых сил. Это взаимодействие относится к слабым 1 кДжмоль и выше критической температуры распространяется на глубину не более одного монослоя. Исходя из этого очевидно, что материалы для хранения адсорбированного водорода должны обладать высокой удельной поверхностью рассчитанное отношение массовой плотности водорода масс. Д составляет 2, 3, причем существенные адсорбционные емкости наблюдаются только при пониженных температурах 4. Известными материаламиадсорбентами водорода являются цеолиты. Высокими показателями обладают широко исследуемые в последнее время высокопористые металлоорганические каркасы, например 2п. СС6П. Сз с высокой удельной поверхностью до м2Д. МПа они адсорбируют до 1масс. К . Среди адсорбентов водорода особое внимание исследователей привлекают углеродные материалы. Еще в ранних работах 2 сообщалось, что активированный уголь низкой плотности способен поглощать до масс. МПа и температуре К обратимая водородоемкость в интервале давлений 0, МПа и при тех же температурах составляет . В работах также сообщалось о высокой водородсорбциопной емкости активированных углей до масс, кгм3 при К и 5,5 МПа. В работе было обнаружено, что смеси водорода и воды кристаллизуются при пониженных температурах менее 0 К и высоких давлениях 0 МПа в клатратную структуру типа бИ с мольным соотношением Н2 Н2 , которая сохраняется при сбросе давления до атмосферного при Т 5 К. Эго соответствует достаточно высокой массовой емкости по водороду до 5,3. Хотя образование клатратиых гидратов водорода требует высоких давлений и значительных энергозатрат, в недавних работах было показано, что водородные кластеры в данных структурах могут быть стабилизированы небольшими примесями тетрагидрофурана. В результате кластеры сохраняются при значительно меньших давлениях 5 МПа и при более высоких температурах 0 К. С учетом данного обстоятельства, а также того, что вода, являющаяся в данном случае материалом для хранения водорода, в изобилии присутствует па Земле и за ее пределами, этот метод хранения водорода следует рассматривать как достаточно перспективный. Вес материалы для хранения химически связанного водорода можно разделить на две группы.