Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

ГИДРИРОВАНИЕ СПЛАВА Ti80Fe20

https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.01-03.049-056

Полный текст:

Аннотация

Исследовано взаимодействие сплава состава 80 ат. % Ti + 20 ат. % Fe (Ti80Fe20) с аммиаком под давлением 0,6÷0,8 МПа в интервале температур 100 ÷ 500 ºC: определены фазовые превращения в системе Ti80Fe20–NH3,  установлен состав продуктов, найдены условия образования гидридных и нитридных фаз, определена температура образования гидридных фаз с максимально возможным содержанием водорода для использования сплава в металлогидридных аккумуляторах водорода. Показана зависимость направления реакции сплава с аммиаком, проходящей в присутствии NH4Cl (10 мас. % от количества сплава) как активатора, от температуры. Одним из продуктов реакции, проведенной при 100 ºC, является гидридная фаза состава Ti4FeH8,3, которая при дальнейшем небольшом повышении температуры реакции разлагается на гидридные фазы титана и интерметаллического соединения TiFe. При температуре взаимодействия 200 ºC и выше происходит внедрение в металлическую решетку гидрида интерметаллида TiFeH-2 незначительных количеств азота с образованием фазы TiFeH-2Nx, а при температуре 350 ºC и выше в составе продуктов реакции появляется нитрид титана TiN. Взаимодействие сплава с аммиаком при 500 ºC приводит к образованию смеси нитрида титана и металлического α-Fe. Отмечено резкое увеличение удельной поверхности продуктов реакции при повышении температуры процесса от 250 ºC до 400 ºC (от 0,2 м2/г до 46,4 м2/г), что свидетельствует об образовании смеси высокодисперсных порошков. Металлогидридный аккумулятор водорода на основе исследованного сплава может работать в интервале температур от комнатной до 600 ºC и выделять до 3 мас. % водорода.

Об авторах

В. Н. Фокин
Институт проблем химической физики РАН
Россия
канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник


Э. Э. Фокина
Институт проблем химической физики РАН
Россия
науч. сотрудник


Б. П. Тарасов
Институт проблем химической физики РАН
Россия
канд. хим. наук, зав. лаб. ИПХФ РАН


Список литературы

1. Reilly, J.J. Formation and properties of iron titanium hydride [Text] / J.J. Reilly, R.H. Wiswall // Inorganic Chemistry. – 1974. – Vol. 13. – No. 1. – P. 218–222.

2. Тарасов, Б.П. Проблема хранения водорода и перспективы использования гидридов для аккумулирования водорода [Текст] / Б.П. Тарасов, М.В. Лотоцкий, В.А. Яртысь // Российский химический журнал. – 2006. – Т. L. – № 6. – C. 34–48.

3. Sakintuna, B. Metal hydride materials for solid hydrogen storage: A review [Text] / B. Sakintuna, F. Lamari-Darkrim, M. Hirscher // International Journal of Hydrogen Energy. – 2007. – Vol. 32. – No. 9. – P. 1121– 1140.

4. Principi, G. The problem of solid state hydrogen storage [Text] / G. Principi, F. Agresti, A. Maddalena, S. Lo Russo // Energy. – 2009. – Vol. 34. – P. 2087–2091.

5. Rusman, N.A.A. A review on the current progress of metal hydrides material for solid state hydrogen storage application [Text] / N.A.A. Rusman, M. Dahari // International Journal of Hydrogen Energy. – 2016. – Vol. 41. – P. 12108–12126.

6. Kinaсi, A. Ab initio investigation of FeTi–H system [Text] / A. Kinaсi, M.K. Aydinol // International Journal of Hydrogen Energy. – 2007. – Vol. 32. – No. 13. – P. 2466–2474.

7. Zadorozhnyy, V. Hydrogen storage nanocrystalline TiFe intermetallic compound: Synthesis by mechanical alloying and compacting [Text] / V. Zadorozhnyy, S. Klyamkin, M. Zadorozhnyy, O. Bermeseva, S. Kaloshkin // International Journal of Hydrogen Energy. – 2012. – Vol. 37. – P. 17131–17136.

8. Edalati, K. High-pressure torsion of TiFe intermetallics for activation of hydrogen storage at room temperature with heterogeneous nanostructure [Text] / K. Edalati, J. Matsuda, H. Iwaoka, S. Toh, E. Akiba, Z. Horita // International Journal of Hydrogen Energy. – 2013. – Vol. 38. – No. 11. – P. 4622–4627.

9. Emami, H. Hydrogen storage performance of TiFe after processing by ball milling [Text] / H. Emami, K. Edalati, J. Matsuda, E. Akiba, Z. Horita // Acta Materialia. – 2015. – Vol. 88. – P. 190–195.

10. Berdonosova, E.A. Calorimetric study of peculiar hydrogenation behavior of nanocrystalline TiFe [Text] / E.A. Berdonosova, S.N. Klyamkin, V.Yu. Zadorozhnyy, M.Yu. Zadorozhnyy, K.V. Geodakian, M.V. Gorshenkov, S.D. Kaloshkin // Journal of Alloys and Compounds. – 2016. – Vol. 688. – P. 1181–1185.

11. Zadorozhnyy, V.Yu. Preparation and hydrogen storage properties of nanocrystalline TiFe synthesized by mechanical alloying [Text] / V.Yu. Zadorozhnyy, G.S. Milovzorov, S.N. Klyamkin, M.Yu. Zadorozhnyy, D.V. Strugova, M.V. Gorshenkov, S.D. Kaloshkin // Progress in Natural Science: Materials International. – 2017. – Vol. 27. – P. 149–155.

12. Sandrock, G. A panoramic overview of hydrogen storage alloys from a gas reaction point of view [Text] / G. Sandrock // Journal of Alloys and Compounds. – 1999. – Vol. 293. – No. 1. – P. 877–888.

13. Bououdina, M. Review on hydrogen absorbing materials – structure, microstructure and thermodynamic properties [Text] / M. Bououdina, D. Grant, G. Walker // International Journal of Hydrogen Energy. – 2006. – Vol. 31. – No. 2. – P. 177–182.

14. Фокин, В.Н. Фазовые превращения в системах Ti2Fe–H2 и Ti2Fe– NH3 [Текст] / В.Н. Фокин, Э.Э. Фокина, И.И. Коробов, Б.П. Тарасов // Журнал неорганической химии. – 2016. – Т. 61. – № 7. – С. 931–935.

15. Mitrokhin, S.V. Hydrogen absorption of TiFe-based Ti-Fe-V-Mn alloys [Text] / S.V. Mitrokhin, V.N. Verbetsky, R.R. Kaumov, Cunmao Hong, Yufen Zhang. // Journal of Alloys and Compounds. – 1993. – Vol. 199. – P. 155–160.

16. Guéguen, A. Influence of the addition of vanadium on the hydrogenation properties of the compounds TiFe0.9Vx and TiFe0.8Vx (x = 0, 0.05 and 0.1) [Text] / A. Guéguen, M. Latroche // Journal of Alloys and Compounds. – 2011. – Vol. 509. – P. 5562–5566.

17. Задорожный, М.Ю. Механохимический синтез нанокристаллического интерметаллического соединения TiFe и его механическое гидрирование третьим компонентом [Текст] / М.Ю. Задорожный, С.Д. Калошкин, С.Н. Клямкин, О.В. Бермешева, В.Ю. Задорожный // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2012. – № 9. – С. 30–35.

18. Zadorozhnyy, V.Yu. Mechanical alloying of nanocrystalline intermetallic compound TiFe doped with sulfur and magnesium [Text] / V.Yu. Zadorozhnyy, S.N. Klyamkin, M.Yu. Zadorozhnyy, M.V. Gorshenkov, S.D. Kaloshkin // Journal of Alloys and Compounds. – 2014. – Vol. 615. – P. S569–S572.

19. Aoki, K. Solid state amorphous phase formation by hydrogen absorption [Text] / K. Aoki // Materials Science and Engineering. A. – 2001. – V. 304–306. – No. 1–2. – P. 45–53.

20. Abe, M. Hydrogen absorption of TiFe alloy syn-thesized by ball milling and post-annealing [Text] / M. Abe, T. Kuji // Journal of Alloys and Compounds. – 2007. – Vol. 446–447. – P. 200–203.

21. Chiang, C.-H. Hydrogenation of TiFe by high-energy ball milling [Text] / C.-H. Chiang, Z.-H. Chin, T.-P. Perng // Journal of Alloys and Compounds. – 2000. – Vol. 307. – P. 259–265.

22. Тарасов, Б.П. Синтез гидридов интерметаллических соединений [Текст] / Б.П. Тарасов, Э.Э. Фокина, В.Н. Фокин // Журнал общей химии. – 2014. – Т. 84. – № 2. – С. 199–203.

23. Тарасов, Б.П. Диспергирование и фазовые превращения при взаимодействии с аммиаком интерметаллических соединений и сплавов Ti, Zr и Y с железом и никелем [Текст] / Б.П. Тарасов, Э.Э. Фокина, В.Н. Фокин // Известия Академии наук. Серия химическая. – 2016. – № 8. – С. 1887–1892.

24. Семененко, К.Н. К вопросу о механизме гидрирования металлов в присутствии интерметаллических соединений [Текст] / К.Н. Семененко, В.В. Бурнашева, Э.Э. Фокина, В.Н. Фокин, С.Л. Троицкая // Журнал общей химии. – 1989. – Т. 59. – № 10. – С. 2173–2177.

25. Вербецкий, В.Н. Взаимодействие с водоро-дом сплава Ti4Fe [Текст] / В.Н. Вербецкий, Р.Р. Каю-мов, К.Н. Семененко // Металлы. – 1991. – № 1. – С. 199–201.

26. Rupp, B. On the change in physical properties of the Tiy-xFe2+xOy during hydrogenation [Text] / B. Rupp // Journal of Less-Common Metals. – 1984. – Vol. 104. – P. 51–54.

27. Тарасов, Б.П. Химические методы диспергирования металлических фаз [Текст] / Б.П. Тарасов, Э.Э. Фокина, В.Н. Фокин // Известия Академии наук. Серия Химическая. – 2011. – № 7. – С. 1228–1236.

28. Фокин, В.Н. Гидрирование интерметаллического соединения Zr2Ni [Текст] / В.Н Фокин, Э.Э. Фокина, Б.П. Тарасов // Неорганические материалы. – 2014. – Т. 50. – № 1. – С. 24–27.

29. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник. Т. 2 / Под общей редакцией академика Н.П. Лякишева. – М.: Машиностроение, 1997. – 1024 с.

30. Crane, R.L. A room-temperature polymorphic transition of titanium hydride [Text] / R.L. Crane, S.C. Chattoraj, M.B. Strope // Journal of Less-Common Metals. – 1971. – Vol. 25. – No. 2. – P. 225–227.

31. Самсонов, Г.В. Нитриды – Киев: Наукова думка, 1969. – 378 с.


Для цитирования:


Фокин В.Н., Фокина Э.Э., Тарасов Б.П. ГИДРИРОВАНИЕ СПЛАВА Ti80Fe20. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2018;(1-3):49-56. https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.01-03.049-056

For citation:


Fokin V.N., Fokina E.E., Tarasov B.P. HYDROGENATION OF Ti80Fe20 ALLOY. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2018;(1-3):49-56. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.01-03.049-056

Просмотров: 241


ISSN 1608-8298 (Print)