Химическое взаимодействие в системе Li+,Na+,K+||F, Вr и выделение низкоплавких областей на основе 3D-модели стабильного треугольника LiF–NaF–KВr

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Галогениды щелочных металлов находят применение в качестве теплоаккумулирующих материалов, электролитов для химических источников тока, растворителей неорганических веществ. Важное значение для построения фазовых диаграмм тройных и многокомпонентных систем имеет моделирование по элементам огранения. С применением программ трехмерной векторной графики построена 3D-модель фазовых равновесных состояний квазитройной системы LiF–NaF–KBr, являющейся стабильным треугольником четырехкомпонентной взаимной системы Li+,Na+,K+||F-,Br-. На основе 3D-модели впервые построены политермические, изотермические разрезы и политерма кристаллизации фаз. На двух политермических разрезах доказано наличие областей граничных твердых растворов на основе фторида натрия, областей расслоения двух жидких фаз, а также показана последовательность кристаллизующихся фаз. На изотермическом разрезе при 620 оС разграничены поля жидкой фазы и сосуществующих двух и трех фаз. Политерма представлена тремя полями кристаллизации: граничного твердого раствора на основе фторида натрия, бромида калия и фторида лития, в котором очерчена область расслаивания двух жидких фаз. Стабильный характер треугольника LiF–NaF–KBr подтвержден термодинамическим расчетом для нескольких температур взаимодействия смесей веществ, входящих в нестабильный треугольник LiBr–NaF–KF. Политерма кристаллизации позволяет выбрать смеси в диапазоне температур 625–650 и 625–700 оС для практического использования в качестве расплавляемых электролитов среднетемпературных химических источников тока и в качестве расплавов-растворителей неорганических веществ.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

А. Бурчаков

Самарский государственный технический университет

Autor responsável pela correspondência
Email: av-burchakov@yandex.ru
Rússia, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

У. Емельянова

Самарский государственный технический университет

Email: av-burchakov@yandex.ru
Rússia, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

И. Гаркушин

Самарский государственный технический университет

Email: av-burchakov@yandex.ru
Rússia, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Е. Дворянова

Самарский государственный технический университет

Email: av-burchakov@yandex.ru
Rússia, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

А. Финогенов

Самарский государственный технический университет

Email: av-burchakov@yandex.ru
Rússia, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Bibliografia

  1. Васина Н.А., Грызлова Е.С., Шапошникова С.Г. Теплофизические свойства многокомпонентных солевых систем. М.: Химия, 1984. 112 с.
  2. Чернеева Л.И., Родионова Е.К., Мартынова Н.М. Энтальпия плавления солевых эвтектик. Обзоры по теплофизическим свойствам веществ. М.: Ин-т высоких температур АН СССР, 1980. № 3. С. 23.
  3. Ma L., Zhang C., Wu Yu. et al. Comparative Review of Different Influence Factors on Molten Salt Corrosion Characteristics for Thermal Energy Storage // Solar Energy Mater. Solar Cells. 2012. V. 235. P. 111485–111497. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2021.111485
  4. Caraballo A., Galán-Casado S., Caballero Á. et al. Molten Salts for Sensible Thermal Energy Storage: A Review and an Energy Performance Analysis // Energies. 2021. V. 14. № 4. P. 1197–1211. https://doi.org/10.3390/en14041197
  5. Bauer T., Odenthal Ch., Bonk A. Molten Salt Storage for Power Generation // Chem. Ing. Tech. 2021. V. 93. № 4. P. 534–546. https://doi.org/10.1002/cite.202000137
  6. Yuan K., Shi J., Aftab W. et al. Engineering the Thermal Conductivity of Functional Phase-Change Materials for Heat Energy Conversion, Storage, and Utilization // Adv. Funct. Mater. 2020. V. 30. № 8. P. 1904228–1904258. https://doi.org/10.1002/adfm.201904228
  7. Бабаев Б.Д. Высокотемпературные фазопереходные теплоаккумулирующие материалы на основе системы Li,Na,Ca,Ba||F,MoO4 и их свойства // Теплофизика высоких температур. 2014. Т. 52. № 4. С. 568–571. https://doi.org/10.7868/S0040364414040036
  8. Вердиева З.Н., Вердиев Н.Н., Мусаева П.А., Сириева Я.Н. Тепловое аккумулирование на базе эвтектик солевых систем из галогенидов и сульфатов щелочноземельных металлов // Химическая термодинамика и кинетика. Сб. материалов XI Междунар. науч. конф. Великий Новгород: Новгородск. гос. ун-т им. Ярослава Мудрого, 2021. С. 51–52.
  9. Коровин Н.В., Скундин А.М. Химические источники тока: Справочник. М.: МЭИ, 2003. 740 с.
  10. Коровин Н.В. Электрохимическая энергетика. М.: Энергоатомиздат, 1991. 264 с.
  11. Баталов Н.Н. Высокотемпературная электрохимическая энергетика. Успехи и проблемы // Тез. докл. XI Междунар. конф. по физхимии и электрохимии расплавленных и твердых электролитов: Екатеринбург. 1998. Т. 1. С. 3–4.
  12. Masset P., Guidotti R.A. Review Thermal Activated (Thermal) Battery Technology Part II. Molten Salt Electrolytes // J. Power Sources. 2007. V. 164. № 1. P. 397–414. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2006.10.080
  13. Khokhlov V.A. On the Classification of Molten Salt Electrolytes // Russ. Metall. 2010. V. 2010. № 2. P. 96–104. https://doi.org/10.1134/S0036029510020047
  14. Блинкин B.Л., Новиков В.Н. Жидкосолевые ядерные реакторы. M.: Атомиздат, 1978. 111 с.
  15. Делимарский Ю.К., Барчук Л.П. Прикладная химия ионных расплавов. Киев: Наук. думка, 1988. 192 с.
  16. Бабиков Л.Г и др. Топливо энергетического реактора на быстрых нейтронах с активной зоной в виде солевого расплава для конверсии тория-232 в уран-233: Патент № 2577756 РФ № 2011152408/07. БИ. № 18.
  17. Трифонов К.И., Заботин И.Ф., Катышев С.Ф., Никифоров А.Ф. Электропроводность расплавов смесей трихлорида гадолиния с хлоридами натрия и калия // Расплавы. 2017. № 6. С. 512–515
  18. Trifonov K.I., Zabotin I.F., Krotov V.E., Nikiforov A.F. Density and Molar Volume of Molten GdCl3–NaCl and GdCl3–KCl Binary Mixtures // Russ. Metall. 2019. № 8. Р. 838–841 https://doi.org/10.1134/S0036029519080147
  19. Гаркушин И.К. Применение солевых, оксидно-солевых и оксидных составов в технологии // Термический анализ и фазовые равновесия. Пермь: Пермск. гос. ун-т, 1984. С. 101–111.
  20. Делимарский Ю.К. Химия ионных расплавов. Киев: Наук. думка, 1980. 323 с.
  21. Присяжный В.Д., Кириллов С.А. Химические процессы в расплавленных солевых средах // Ионные расплавы. 1975. № 3. С. 82 – 90.
  22. Khokhlov V., Ignatiev V., Afonichkin V. Evaluating Physical Properties of Molten Salt Reactor Fluoride Mixtures // J. Fluorine Chem. 2009. V. 130. № 1. P. 30–37. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2008.07.018
  23. Sangster J., Pelton A. D. Thermodynamic Calculation of Phase Diagrams of 60 Common-Ion Ternary Systems with Ordinary Ions Containing Cations Li, Na, K, Rb, Cs and Anions F, Cl, Br, I // J. Phase Equilib. 1991. V. 12. P. 511–537. https://doi.org/10.1007/BF02645064
  24. Sangster J., Pelton A. D. Phase Diagrams and Thermodynamic Properties of 70 Binary Alkaline-Halide Systems Containing Common Ions // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1987. V. 16. № 3. P. 509–561. https://doi.org/10.1063/1.555803
  25. Минченко В.И., Степанов В.П. Ионные расплавы: упругие и калориметрические свойства. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2008. 340 с.
  26. Janz G.J. Thermodynamic and Transport Properties for Molten Salts // J. Phys. Chem. Ref. Data 1988. V. 17. № 2. P.319.
  27. Делицын Л.М., Кулумбегов Р.В., Синельщиков В.А., Попель О.С., Сульман М.Г. Ликвационная плавка в системе LiAlSi2O6–Na2SO4–NaF как метод получения фторида лития // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 10. С. 1101–1110. https://doi.org/10.31857/S0002337X22100062
  28. Харченко А.В., Егорова Е.М., Гаркушин И.К., Бурчаков А.В., Яковлев В.М., Новиков В.А. Фазовый комплекс и химическое взаимодействие в трехкомпонентной взаимной системе Li+,Rb+||Br–,CrO2−4 // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 11. С. 1219–1230. https://doi.org/10.31857/S0002337X22110082
  29. Истомова М.А., Гаркушин И.К. Трехкомпонентная взаимная система Li+, K+ || Br–, WO42− // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 7. С. 822–829. https://doi.org/10.31857/S0002337X23070060
  30. Гаркушин И.К., Кондратюк И.М., Дворянова Е.М., Данилушкина Е.Г. Анализ, прогнозирование и экспериментальное исследование рядов систем из галогенидов щелочных и щелочноземельных элементов. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2007. 148 с.
  31. Бурчаков А.В. Моделирование фазового комплекса многокомпонентных систем с учатием хроматов и галогенидов щелочных металлов: Дис. … канд. хим. наук. 02.00.04. Самара: СамГТУ, 2015. 195 с.
  32. Ганин Н.Б. Проектирование и прочностной расчет в системе КОМПАС – 3D V13. 8-e изд. перераб. и доп. М.: ДМК Пресс, 2011. 320 с.
  33. Kang J. 3D Stereo Spatial Phase Diagram for Typical Complex Ternary System // Material Sci Eng. 2019. V. 3(1). P. 38–40. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.02.200
  34. Гаркушин И.К., Истомова М.А., Гаркушин А.И., Егорцев Г.Е. Химическое взаимодействие эквивалентных количеств MF и NaBr (М – K, Rb, Cs) при термическом активировании и кристаллизация из расплава // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2020. Т. 63. Вып. 4. С. 55–62. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20206304.6159
  35. Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. Диаграммы плавкости солевых систем. Ч. I. Двойные системы с общим анионом. М.: Металлургия, 1977. 216 с.
  36. Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. Диаграммы плавкости солевых систем. Ч. II. Двойные системы с общим анионом. М.: Металлургия, 1977. 304 с.
  37. Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. Диаграммы плавкости солевых систем. Ч. III. Двойные системы с общим катионом. М.: Металлургия, 1979. 204 с.
  38. Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. Диаграммы плавкости солевых систем. Тройные системы. М.: Химия, 1977. 328 с.
  39. Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. Диаграммы плавкости солевых систем. Тройные взаимные системы. М.: Химия, 1977. 392 с.
  40. Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. Диаграммы плавкости солевых систем. Многокомпонентные системы. М.: Химия, 1977. 216 с.
  41. Гаркушин И.К., Чугунова М.В., Милов С.Н. Образование непрерывных рядов твердых растворов в тройных и многокомпонентных солевых системах. Екатеринбург: УрО РАН, 2011. 140 c.
  42. Бурчаков А.В., Емельянова У.А., Гаркушин И.К. Анализ фазового комплекса пятикомпонентной взаимной системы Li+,Na+,K+||F-, Cl-,Br– // Матер. II съезда химиков респ. Дагестан. Махачкала: Изд-во ДГУ, 2019. С. 120–122.
  43. Глушко В.П. Термические константы веществ. Справочник. М.: ВИНИТИ, 1981. Вып. X. Ч. 1. 300 с.
  44. Глушко В.П. Термические константы веществ. Справочник. М.: ВИНИТИ, 1981. Вып. X. Ч. 2. 300 с.
  45. Barin I. Thermochemical Data of Pure Substances. Weinheim: VCH, 1995. 1117 р.
  46. Радищев В.П. Многокомпонентные системы. М. 1963. – Деп. в ВИНИТИ АН СССР. № 1516–63. С. 502.
  47. Посыпайко В.И. Методы исследования многокомпонентных систем. М.: Наука, 1978. 255 с.
  48. Посыпайко В.И. Конверсионный метод исследования многокомпонентных взаимных солевых систем // Докл. АН СССР. 1975. Т. 23. № 5. С. 1191–1194.
  49. Козырева Н.А. Матрицы фигур конверсии пятикомпонентных взаимных систем из 9 солей // Докл. РАН. 1992. Т. 325. № 3. С. 530–535.
  50. Трунин А.С. Комплексная методология исследования многокомпонентных систем. Самара: Изд-во СамГТУ, 1997. 308 с.
  51. Уэндландт У. Термические методы анализа. М.: Мир, 1978. 528 с.
  52. Ковба Л.М. Рентгенография в неорганической химии. М.: Изд-во МГУ, 1991. 256 с.
  53. Уманский Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982. 632 с.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».