DDOI: 10.15330/pcss.16.3.576-585

О.Г. Єршова, В.Д. Добровольський, Ю.М. Солонін, А.Ю. Коваль

Вплив домішок Al та Fe на термодинамічну стабільність та кінетику десорбції водню з гідридної фази MgH2 механічного сплаву

Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, вул. Кржижановського, 3, м. Київ, 03142, e-mail:dobersh@ipms.kiev.ua

Досліджено роль комплексного легування Al,Fe у зниженні температури та покращення кінетики розкладу стехіометричного гідриду MgH₂, отриманого методом реактивного механічного сплавлення (РМС). Реактивним помелом суміші порошку магнію з домішкою 10 % ваг. Al + 10 % ваг. Fe на протязі 10 годин при тиску водню 1,2 МПа синтезовано механічний сплав (МС) і показано, що за даних умов синтезу утворюється гідрид твердого розчину Al і Fe в магії Mg(Al,Fe)H₂ з пониженою в порівнянні з MgH₂ (без легуючих елементів) термодинамічною стабільністю і, як наслідок, пониженою температурою початку його розкладу (250 ⁰С при тиску водню 0,1 МПа). Після перших циклів дегідрування-гідрування з газової фази отриманого МС встановлений методом ізобаричної термодесорбційної спектроскопії ефект зниження температури початку десорбції водню з 315 ⁰С (для нелеговоної фази MgH2) до 250 ⁰С більше не спостерігався. Додавання до магнію Al разом з Fe покращує кінетику процесу десорбції водню з гідридної фази MgH2 механічного сплаву.
Ключові слова: гідридна фаза, термічна стійкість, кінетика, термодесорбційна спектроскопія.

 Література

[1] W. Oelerich, T. Klassen, R. Borman, J. Alloys Compd 315, 237 (2001).
[2] Z. Degouche, J. Goyette, T.K. Bose, R. Schulz, Int. J. Hydrogen Energy 28, 983 (2003).
[3] J. Huot, J.F. Pelletier, L.B. Lurio, M. Sutton, J. Alloys Compd 348, 319 (2003).
[4] C.X. Shang, M. Bououdina, Y. Song, Z.X. Int. J. Hydrogen Energy 29, 73 (2004).
[5] A. Bassetti, E. Bonetti, L. Pasquini, A. Montone, J. Grbovic, V. Antisari, J. Eur. Phys. B 43, 19 (2005).
[6] N. Hanada, T. Ichikawa, H. Fujii, J. Alloys Compd 404-406, 716 (2005).
[7] E. David, J. Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 20, 87 (2007).
[8] V.D. Dobrovolsky, O.G. Ershova, Y.M. Solonin, O.Y. Khyzhun, V. Paul-Boncour, J. Alloys Compd 465, 177 (2008).
[9] M. Polanski, J. Bystrzycki, J. Alloys Compd . 486, 697 (2009).
[10] D.M. Liu, C.H. Fang, Q.A. Zhang, J. Alloys Compd. 485, 391 (2009).
[11] S.T. Sabitu, G. Gallo, A.J. Goudy, J. Alloys Compd 499, 35 (2010).
[12] J. Mao, Z. Guo, X. Yu, H. Liu, Z. Wu, Int. J. Hydrogen Energy 35, 4569 (2010).
[13] Mi Tian, Congxiao Shang, J. Chem. Technol. Biotechnol. 86, 69 (2011).
[14] R. Shahi Rohit, P. Tiwari Anand, M.A. Shaz, O.N. Srivastava, Int. J. Hydrogen Energy 38, 2778 (2013).
[15] J.-L. Bobet, E. Akiba, B. Darriet, Int. J. Hydrogen Energy. 26, 493 (2001).
[16] H. Imamura, M. Kusuhara, S. Minami, Acta Mater. 51, 6407 (2003).
[17] C.X. Shang, Z.X. Guo, J. Power Sources 129,73 (2004).
[18] S.N. Klyamkin, B.P. Tarasov, E.L. Straz, Int. Sci. J. Alternative Energy and Ecology 1, 27 (2005).
[19] T. Spassov, V. Rangelova, P. Solsona, J. Alloys Compd 398, 139 (2005).
[20] P. Delchev, P. Solsona, B. Drenchev, J. Alloys Compd 388, 98 (2005).
[21] Au. Ming, Mater. Sci. Eng. B 117, 37 (2005).
[22] A. Montone, J. Grbovic, A.Bassetti, Int. J. Hydrogen Energy 31, 2088 (2006).
[23] Z.G. Huang, Z.P. Guo, A. Calka, J. Alloys Compd. 427, 94 (2007).
[24] M.A. Lillo-Ródenas, Z.X. Guo, K.F. Aguey-Zinsou, Carbon 46, 126 (2008).
[25] O.G. Ershova, V.D. Dobrovolsky, Y.M. Solonin, O.Y. Khyzhun, A.Y. Koval, J. Alloys Compd 464, 212 (2008).
[26] O. Ershova, V. Dobrovolsky, Yu. Solonin, Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems ( fourth ed. NATO Science for Peace and Security Programme, Springer) p.p. 429 – 436 (2008).
[27] O. Ershova, V. Dobrovolsky, Yu. Solonin, Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems ( fourth ed. NATO Science for Peace and Security Programme) Springer, p. 467 – 472 (2008).
[28] Sung Nam Kwon, SungHwan Baek, R. Daniel, Int. J. Hydrogen Energy 33, 4586 (2008).
[29] R.V. Denys, A.B. Riabov, J.P. Maehlen, M.V. Lototsky, J.K. Solberg, V.A. Yartys, Acta Mater. 57, 3989 (2009).
[30] K.G. Bambhaniya, G.S. Grewal, V. Shrinet, N.L. Sindh, Int. J. Hydrogen Energy 37, 3671 (2012).
[31] О.Г. Єршова, В.Д. Добровольський, О.Ю. Хижун, Ю.М. Солонін, Фізика і хімія твердого тіла 12(4), 1044 (2011).
[32] M. Bououdina, Z.X. Guo, J Alloys Compd 336, 222 (2002).
[33] M. Tanniru, D.K. Slattery, F. Ebrahimi, Int. J. Hydrogen Energy 35, 3555 (2010).
[34] M. Tanniru, D.K. Slattery, F. Ebrahimi. Int. J. Hydrogen Energy 36, 639 (2011).
[35] C. Zhou, Z.Z. Fang, J. Lu, X. Luo, C. Ren, P. Fan, Y. Ren, X. Zhang, J.Phys.Chem.C 118, 11526 (2014).
[36] S. Bouaricha, L.P. Dodelet, D. Guay, J. Huot, S. Boily, R. Schulz, J.Alloys Compd 297, 282 (2000).
[37] О.Г. Єршова, В.Д. Добровольський, Ю.М. Солонін, Фізика і хімія твердого тіла 14(1), 101 (2013).
[38] O.G. Ershova, V.D. Dobrovolsky, Y.M. Solonin, O.Y. Khyzhun, A.Y. Koval, J. Mater Chem Phys 2015(in print).
[39] J.F. Stampfer, C.E. Holley, J.F. Suttle, J. Am. Chem. Soc. 82, 3504 (1960).
[40] В.Д. Добровольський, О.Г. Єршова, Ю.М. Солонін, Відновлювана енергетика 40(1), 14 (2015).
[41] V.D. Dobrovolsky, O.G. Ershova, O.Y. Khyzhun, Y.M. Solonin, Current Physical Chemistry 4, 106 (2014).