Вивчення процесів сорбції-десорбції водню (у газовій фазі і в лужному р-ні 6М КОН) нових та відомих інтерметалічних сполук та сплавів на основі цирконію та титану, кисеньмодифікованиx з-фаз зі структурою типу Ti2Ni, ряду кисеньстабілізованих сполук.
Аннотация к работе
Їх суттєві переваги - висока воденьсорбційна ємність (вміст водню на одиницю обєму гідриду може в 1,5-2 рази перевищувати густину водню в рідкому стані), помірні тиски (0,1...1 МПА H2) та температури (273...373 К) зворотної абсорбції-десорбції водню, стійкість при циклуванні “насичення-розклад” та висока безпечність металогідридних пристроїв порівняно з системами стисненого чи рідкого водню. Необхідність цього дослідження базується також на дешевизні матеріалів типу Ti2Ni порівняно з матеріалами на основі LANI5 та фазами Лавеса на основі титану та цирконію, які містять такі дороговартісні компоненти як кобальт та ванадій і сьогодні найширше використовуються у виробництві Ni-МГ акумуляторів. Робота виконувалась у Фізико-механічному інституті НАН України протягом 1991-2005 рр. в рамках основних завдань фундаментальних і прикладних досліджень у галузі металогідридних технологій, в т.ч. визначених Постановою Президії НАН України № 400 від 25 грудня 1996 року “Про сучасний стан наукових досліджень та перспективи розвитку нових металогідридних технологій в Україні”, за держбюджетними темами: НД-27/218 “Розробка нових металогідридних технологій керування структурою та властивостями високоефективних воденьсорбуючих матеріалів для постійних магнітів та електрохімічних джерел живлення” (2000-2002 рр., номер державної реєстрації 0100U004870); НД-27/250 “Розробка воденьакумулюючих та гетерних матеріалів з заданими експлуатаційними характеристиками для потреб водневої енергетики” (2002-2004 рр., номер державної реєстрації 0102U002679); НД-27/261 “Розробка нових гідридних матеріалів з керованою структурою та фізико-хімічними властивостями для створення ефективних акумуляторів водню та постійних магнітів на основі РЗМ, Zr, Ti та Mg” (2003-2005 рр., номер державної реєстраці 0103 U003353). Метою роботи було синтезувати нові гідриди ІМС та сплавів на основі титану та цирконію, зокрема, кисеньстабілізованих h-фаз зі структурою типу Ti2Ni (з-Fe3W3C), кисеньстабілізованих фаз Zr3MOX (структурний тип Re3B), а також k-фаз зі структурою типу Hf9Mo4B та потрійних ІМС Zr6MX2 (M=Fe,Co,Ni; X=Al,Ga,Sn,In) зі структурою типу Fe2P. Обєктом дослідження було вибрано як взаємодію ряду ІМС та сплавів з газоподібним воднем, так і процеси електрохімічної сорбції-десорбції водню МГ електродами на їх основі, вплив водню в названих матеріалах на деякі фізичні властивості, вплив вмісту неметалевих компонентів (наприклад, кисню) на воденьсорбційну ємність, фазовий склад та структуру сплавів, їх схильність до диспропорціонування тощо.У другому розділі описано методику експериментів, зокрема, приготування сплавів дуговою плавкою в атмосфері аргону (для більшості зразків проводився відпал в евакуйованих кварцевих ампулах), синтезу гідридів, дослідження воденьсорбційних властивостей шляхом вимірювання кількості поглинутого газу волюметричним методом, використання рентгенівського фазового та структурного аналізів для дослідження складу та структури вихідних сплавів і їх гідридів, нейтронографії для встановлення структури дейтеридів, дослідження фізичних властивостей вибраних гідридів (магнітної сприйнятливості, намагніченості тощо), приготування МГ електродів та дослідження їх зарядно-розрядних характеристик, терморозкладу гідридів в умовах динамічного вакууму (нагрів зразка в автоклаві з заданою швидкістю і фіксацією тиску водню), обробки сплавів методом ГДДР. У третьому розділі “Результати експерименту та обговорення” в главі “Гідриди сплавів Zr-V-O та їх частково заміщених похідних: структура і властивості”описано експериментальні результати з синтезу вихідних сплавів та гідридів стабілізованих киснем з-фаз у системі Zr-V-O, їх воденьсорбційні властивості та термодесорбційні характеристики; кристалічну структуру дейтериду h-Zr3V3O0.6D9.6; фазовий склад частково заміщених сплавів Zr3-XTIXV3-YNI YO0.6; (Zr,Ti)3V3O0.6-1.0, (Zr,Hf)3V3O, Zr3(V,Nb)3O, Zr3(V,Fe)3O та їх гідридів. Як видно з рис.1 розширення ґратки h-фази в результаті наводнення і значення H/M для сплавів, досліджених у наших роботах, вдвічі перевищували значення періодів ґратки для насиченого дейтериду Zr3V3OD4.93. Серед низки версій пояснення (в т.ч. перерахунку геометричної моделі гідридів) було припущення про існування області гомогенності за киснем для досліджуваної O-стабілізованої фази, вміст якого і міг би визначати спостережувані відмінності. Припущення про існування області гомогенності за киснем та вплив його вмісту в h-фазі на її ємність підтвердили подальші дослідження.Показано, що двократне збільшення воденьсорбційної ємності, порівняно з Zr3V3OD4,8 , відбувається внаслідок часткового перерозподілу атомів оксигену з позиції 16с та заповнення атомами дейтерію пустот T1 (трикутні грані Zr3). Порівняно розподіл D-атомів в дейтериді h-Zr3V3O0,6D9,6 із таким у структурах гідридів інших h-фаз у системах Ti, Zr Hf з перехідними d-металами. Дослідження воденьсорбційних властивостей (Zr,М1)3(V,М2)Ox, де М1=Ti, Hf; М2=Nb, Fe показало, що найбільшою воденьсорбційною ємністю володіють спл