ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В СИСТЕМЕ CeCo2.95M0.05-H2
advertisement
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В СИСТЕМЕ CeCo2.95M0.05-H2 (M-Cu, Si) ПРИ ДАВЛЕНИИ ВОДОРОДА ДО 100 атм Лушников С.А.*, Бобров Н.А., Новиков Д.Ю., Вербецкий В.Н. Химический факультет МГУ им. Ломоносова М.В., Ленинские горы, ГСП-3, Москва, 119992 Россия * Факс: 07 (495) 932 88 46 E-mail: lushnikov@hydride.chem.msu.ru насыщения гидридной фазы. Такой метод позволяет избежать образования рентгеноаморфных продуктов реакции. Рентгенофазовый анализ исходных сплавов и гидридных фаз проводили на дифрактометре ДРОН-2. По данным РФА полученные образцы сплавов являются однофазными. Построенные изотермы десорбции в системе CeCo2.95Cu0.05-Н2 при температурах 500С, 750С и 990С показывают присутствие двух фаз близких по составу к CeCo2.95Cu0.05Н3 и CeCo2.95Cu0.05Н4, аналогично с системой CeCo3-Н2 [1]. Незначительное снижение равновесного давления диссоциации при сравнении с системой CeCo3-Н2 свидетельствует, что введение меди в исходный сплав повышает стабильность гидридных фаз. В случае образца CeCo2.95Si0.05 наблюдается противоположный результат – в системе ИМСводород равновесное давление разложения гидридной фазы повышается при сравнении с системой CeCo3-Н2. Построенные изотермы при температурах 500С, 750С и 990С показывают присутствие трех гидридных фаз близких к составам CeCo2.95Si0.05Н2, CeCo2.95Si0.05Н3 и CeCo2.95Si0.05Н4 . Такое поведение при разложении гидридных фаз на основе CeCo2.95Si0.05, скорее всего, связано с увеличенным объемом пустот решетки в которой содержатся атомы кремния с большим радиусом. Это приводит к ослаблению связи между водородом и атомами огранки пустот решетки и гидридная фаза в системе образуется при более высоком давлении водорода. В случае введения в состав сплава CeCo3 меди близость химических свойств и радиусов атомов меди и кобальта не вызывает таких значительных различий в свойствах образующихся гидридных фаз. Таким образом, при введении кремния равновесное давление диссоциации образованных гидридных фаз становиться выше при сравнении с гидридами в системе CeCo3-Н2 без заметного изменения сорбционной емкости по водороду. Введение Интерметаллические соединения RT3 при взаимодействии с водородом образуют стабильные гидридные фазы с обратимой десорбцией водорода и могут использоваться для практического применения в качестве материала для хранения водорода. Взаимодействие с водородом ИМС RT3 с редкоземельным элементом цериевой подгруппы и Т-элементом кобальтом или никелем приводит к образованию гидридных фаз содержащих около 1.5 масс. % водорода [1]. Например, в системе CeCo3-H2 давление десорбции водорода при температуре 750С составляет около 0.5 атм., что позволяет использовать сплавы на основе CeCo3 для «аккумулирования» водорода. Термическая стабильность и равновесное давление диссоциации являются важными характеристиками гидридной фазы определяющими возможность ее практического применения. Введение различных металлов в состав CeCo3 позволяет изменять эти параметры у образующихся гидридных фаз в системе ИМС-водород. В настоящей работе исследовали взаимодействие с водородом ИМС CeCo2.95M0.05, (M-Cu, Si) при давлении до 100 атм. Результаты и обсуждение Образцы сплавов CeCo2.95Cu0.05 и CeCo2.95Si0.05 были получены плавкой из чистых компонентов в электродуговой печи в инертной атмосфере и затем подвергнуты гомогенезирующему отжигу в течение 10 дней при температуре 9500С. Синтез гидридов и исследование равновесий проводили на установке типа Сивертса с рабочим интервалом давлений до 100 атм. Для работы использовали чистый водород из гидридного аккумулятора на основе сплава LaNi5. Исследование в системе ИМС-водород проводили методом измерения изотерм давление-состав. Гидридные фазы были получены с использованием методики «мягкого» синтеза. В этом случае водород в реактор подавался последовательно порциями под небольшим давлением до состояния 132 Используя полученные данные по равновесным давлениям диссоциации гидридных фаз в системах CeCo2.95M0.05-H2 (M-Cu, Si) были рассчитаны теплоты этих фазовых превращений. Полученные данные показывают, что теплоты образования гидридных фаз в системах CeCo2.95Cu0.05-Н2 и CeCo3-Н2 практически не отличаются. В системе CeCo2.95Si0.05-Н2 теплоты образования гидридных фаз меньше, чем для гидридов в системе CeCo3-Н2 РФА синтезированных гидридых фаз показал, что они сохранили гексагональную симметрию исходных интерметаллидов с анизотропно расширенной за счет увеличения параметра с решеткой. Выводы Исследовано взаимодействие в системах CeCo2.95M0.05-H2 (M-Cu, Si) при давлении водорода до 100 атм. методом построения изотерм давление-состав. Определены давления диссоциации образованных гидридных фаз и их термодинамические функции. Количество водорода в синтезированных гидридах практически соответствует содержанию водорода в гидридах на основе ИМС CeCo3. По данным РФА, образованные гидридные фазы имеют расширенную кристаллическую решетку с сохранившимся структурным типом исходного ИМС. Литература 1.Бурнашева В.В., Климешин В.В., Семененко К.Н. Исследование равновесий в системах RCo3-H2 где R-Ce, Pr, Tb, Dy и Er. Неорг. Мат. 1979:15(2): 251-255. 133
