Гидрирование интерметаллического соединения TiFe в присутствии твердого раствора водорода TiFeH ~0.1

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Исследовано гидрирование сплава TiFe, приготовленного в условиях, близких к условиям крупномасштабного производства. Показано, что данный сплав в условиях эксперимента (дегазация при комнатной температуре, выдержка в водороде под давлением до 3.5 МПа и температуре до 350°C в течение 14 ч с последующим охлаждением до комнатной температуры под давлением водорода) водород не поглощает. В то же время смесь исходного сплава с добавкой предварительно синтезированного твердого раствора водорода в интерметаллиде TiFe (TiFeH~0.1), взятой в количестве от 20 до 30 мас%, эффективно гидрируется в близких условиях — количество водорода в продукте гидрирования смеси приближается к 95% от содержания водорода в дигидриде TiFeH2. Установлены оптимальные условия гидрирования сплава: температуры дегазации и гидрирования 20 и 280°C соответственно, давление водорода 3.0 МПа при общей продолжительности процесса 6 ч в присутствии 20 мас% TiFeH~0.1. Разработанную методику можно использовать для гидрирования водород-аккумулирующих сплавов на основе TiFe, производимых в крупных масштабах.

全文:

受限制的访问

作者简介

Валентин Фокин

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

编辑信件的主要联系方式.
Email: fvn@icp.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-4364-598X

к.х.н.

俄罗斯联邦, 142432, г. Черноголовка, Московская обл., пр. Академика Н. Н. Семенова, д. 1

Павел Фурсиков

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: fvn@icp.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-5602-2258

к.х.н.

俄罗斯联邦, 142432, г. Черноголовка, Московская обл., пр. Академика Н. Н. Семенова, д. 1

Эвелина Фокина

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: fvn@icp.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-1360-6621
俄罗斯联邦, 142432, г. Черноголовка, Московская обл., пр. Академика Н. Н. Семенова, д. 1

Михаил Лотоцкий

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН; University of the Western Cape

Email: fvn@icp.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-8387-2856

HySA Systems Centre of Competence, к.х.н.

俄罗斯联邦, 142432, г. Черноголовка, Московская обл., пр. Академика Н. Н. Семенова, д. 1; South Africa, Robert Sobukwe Rd., Bellville, 7535

Борис Тарасов

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Email: fvn@icp.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-1062-3063

Факультет фундаментальной физико-химической инженерии, факультет физики, к.х.н.

俄罗斯联邦, 142432, г. Черноголовка, Московская обл., пр. Академика Н. Н. Семенова, д. 1; 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинские горы, д. 1; 101000, г. Москва, ул. Мясницкая, д. 20

参考

  1. Amirthan T., Perera M. S. A. The role of storage systems in hydrogen economy: A review // J. Natural Gas Sci. Eng. 2022. V. 108. ID 104843. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2022.104843
  2. Reilly J. J., Wiswall R. H. Formation and properties of iron titanium hydride // Inorg. Chem. 1974. V. 13. N 1. P. 218–222.
  3. Qureshi F., Yusuf M., Arham K. M., Ibrahim H., Ekeoma B. C., Kamyab H., Rahman M. M., Nadda A. K., Chelliapan S. A state-of-the-art review on the latest trends in hydrogen production, storage, and transportation techniques // Fuel. 2023. V. 340. ID 127574. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.127574
  4. Tarasov B. P., Fursikov P. V., Volodin A. A., Bocharnikov M. S., Shimkus Yu. Ya., Kashin A. M., Yartys V. A., Chidziva S., Pasupathi S., Lototskyy M. V. Metal hydride hydrogen storage and compression systems for energy storage technologies // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. P. 13647–13657. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.07.085
  5. Lototskyy M. V., Davids M. W., Fokin V. N., Fokina E. E., Tarasov B. P. Hydrogen-accumulating materials based on titanium and iron alloys (review) // Thermal Engineering. 2024. V. 71. N 3. P. 264–279. https://doi.org/10.1134/S0040601524030030.
  6. Reidinger F., Lynch J. F., Reilly J. J. An X-ray diffraction examination of the FeTi–H2 system // J. Phys. F: Metal Phys. 1982. V. 12. P. L49–L55.
  7. Ulate-Kolitsky E., Tougas B., Huot J. Hydrogenation of TixFe2–x-based alloys with overstoichiometric Ti ratio (x = 1.1, 1.15 and 1.2) // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. P. 38363–38369. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.09.077
  8. Sandrock G. A panoramic overview of hydrogen storage alloys from a gas reaction point of view // J. Alloys Compd. 1999. V. 293–295. P. 877–888. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(99)00384-9
  9. Santhosh A., Kang S., Keilbart N., Wood B. C., Klassen T., Jerabek P., Dornheim M. Influence of near-surface oxide layers on TiFe hydrogenation: Mechanistic insights and implications for hydrogen storage applications // J. Mater. Chem. A. 2023. V. 11. P. 18776–18789. https://doi.org/10.1039/D3TA02205F
  10. Bratanich T., Solonin S., Skorokhod V. Hydrogen sorption peculiarities of mechanically activated intermetallic TiFe and TiFe–MmNi5 (LaNi5) mixtures // Int. J. Hydrogen Energy. 1996. V. 21. P. 1049–1051. https://doi.org/10.1016/S0360-3199(96)00042-0
  11. Zhang H. F., Lu M. Q., Li W. Activation of TiFe–LaNi5 compound particles // Acta Metall. Sinica A. 1997. V. 10. N 2. P. 131–133. https://amse.org.cn/EN/Y1997/V10/I2/131
  12. Kim H., Faisal M., Lee S.-I., Jung J. Y., Kim H.-J., Hong J., Lee Y.-S., Shim J.-H., Cho Y. W., Kim D. H., Suh J.-Y. Activation of Ti–Fe–Cr alloys containing identical AB2 fractions // J. Alloys Compd. 2021. V. 864. ID 158876. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.158876
  13. Son V. B., Shimkus Yu. Ya., Mozhzhukhin S. A., Bocharnikov M. S., Fokina E. E., Tarasov B. P. Application of intermetallics (La,Ce)Ni5 in hydrogen energy storage systems // Russ. J. Appl. Chem. 2020. V. 93. N 9. P. 1380–1386. https://doi.org/10.1134/S1070427220090104.
  14. Melnyk G. A., Tremel W. The titanium-iron-antimony ternary system and the crystal and electronic structure of the interstitial compound Ti5FeSb2 // J. Alloys Compd. 2003. V. 349. P. 164–171. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(02)00921-0
  15. Davids M. W., Lototskyy M. Influence of oxygen introduced in TiFe-based hydride forming alloy on its morphology, structural and hydrogen sorption properties // Int. J. Hydrogen Energy. 2012. V. 37. N 23. P. 18155–18162. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.09.106
  16. Züchner H., Kirch G. Auger electron spectroscopy investigation of the activation of TiFe for hydrogen uptake // J. Less-Common Met. 1984. V. 99. P. 143–150. https://doi.org/10.1016/0022-5088(84)90344-8
  17. Kato S., Matam S. K., Kerger P., Bernard L., Battaglia C., Vogel D., Rohwerder M., Züttel A. The origin of the catalytic activity of a metal hydride in CO2 reduction // Angew. Chem. Int. Ed. 2016. V. 55. P. 6028–6032. https://doi.org/10.1002/anie.201601402
  18. Lalik E., Parker S. F., Irvine G., da Silva I., Gutmann M. J., Romanelli G., Druzbicki K., Kosydar R., Krzystyniak M. Hydrogen spillover in tungsten oxide bronzes as observed by broadband neutron spectroscopy // Energies. 2023. V. 16. ID 5496. https://doi.org/10.3390/en16145496
  19. Shmalʹko Yu. F., Lototsky M. V., Klochko Ye. V., Solovey V. V. The formation of excited H species using metal hydrides // J. Alloys Compd. 1995. V. 231. N 1–2. P. 856–859. https://doi.org/10.1016/0925-8388(95)01772-0
  20. Shmalʹko Yu. F., Klochko Ye. V., Lototsky M. V. Influence of isotopic effect on the shift of the ionization potentials of hydrogen desorbed from the metal hydride surface // Int. J. Hydrogen Energy. 1996. V. 21. P. 1057–1059. https://doi.org/10.1016/S0360-3199(96)00040-7
  21. Babak V. N., Fokina E. E., Babak T. B., Fokin V. N. Hydrogenation of transition metals in mixtures with intermetallic compounds // Russ. J. Appl. Chem. 1993. V. 66. N 4. Part 1. P. 595–603.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Diffraction patterns of a mixture of melted TiFe alloy without subsequent annealing (TiFe*) with 30 wt% TiFeH~0.1, hydrogenated at 300°C under a hydrogen pressure of 3 MPa for 12 hours (a), and melted TiFe alloy without subsequent annealing (TiFe* ) (b).

下载 (126KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Derivatogram of a mixture of melted TiFe alloy without subsequent annealing (TiFe*) with 20 wt% TiFeH~0.1, hydrogenated at 280°C under a hydrogen pressure of 3 MPa for 6 hours.

下载 (104KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

##common.cookie##