TWO TYPES OF GALLIUM EXPOSURE TO ALUMINUM

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of gallium on aluminum during their fusion is investigated. The corrosion rate of aluminum alloys with 1, 2 and 5 at % gallium content was experimentally determined, which was 0.001, 0.00101 and 0.00062 g/m2 · h, respectively, which is less than that of pure grade A99 aluminum – 0.0016 g/m2 · h. The rate of dissolution of these alloys in acidic and alkaline media is determined. X-ray phase analysis showed the homogeneity of the alloys under consideration. The morphology of aluminum alloys with gallium was studied, after exposure to an aggressive environment – a solution of hydrochloric acid. The possibility of obtaining hydrogen and nanoscale alumina by decomposition of water by activated gallium aluminum alloy is shown. Activation of the aluminum surface by gallium alloy occurs according to the Rebinder effect and the article presents a micrograph of the surface of aluminum treated with Ga-Sn alloy, clearly demonstrating this effect. When using metallic gallium in contact with aluminum, the interaction requires heating to a temperature above 30°C (the melting point of gallium is 29.7°C), the melting point of the eutectic composition 92Ga–8Sn is 20.0°C, which allows the interaction to begin at room temperature. At temperatures of about 4°C, activated aluminum can be stored for a long time. The quality of hydrogen obtained by decomposition of water should be higher than that obtained by cracking, and the cost is close to a well-developed technology of electrolysis of water and no more than 2 times the cost of its synthesis via cracking of hydrocarbons. Gallium and its liquid alloys are non-toxic, almost do not interact with water, activate aluminum, preventing the formation of a protective oxide film, penetrate into the intergranular space and aluminum easily interacts with water, forming hydrogen and aluminum hydroxide.

About the authors

V. M. Skachkov

Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS

Author for correspondence.
Email: skachkov@iyim.uran.ru
Russia, Yekaterinburg

L. A. Pasechnik

Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS

Email: skachkov@iyim.uran.ru
Russia, Yekaterinburg

S. A. Bibanaeva

Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS

Email: skachkov@iyim.uran.ru
Russia, Yekaterinburg

I. S. Medyankina

Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS

Email: skachkov@iyim.uran.ru
Russia, Yekaterinburg

N. A. Sabirzyanov

Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS

Email: skachkov@iyim.uran.ru
Russia, Yekaterinburg

References

  1. Meroueh L., Eagar T.W., Hart D.P. // ACS Applied Energy Materials. 2020. 3. № 2. P. 1860–1868. https://doi.org/10.1021/ACSAEM.9B02300
  2. Meroueh L., Neil L., Eagar T.W., Hart D.P. // ACS Applied Energy Materials. 2021. 4. № 1. P. 275–285. https://doi.org/10.1021/acsaem.0c02175
  3. Virendrakumar G. Deonikar, Hern Kim. // Applied Surface Science. 2022. 578. P. 152054. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.152054
  4. Gabriella Amberchan, Isai Lopez, Beatriz Ehlke et al. // ACS Applied Nano Materials. 2022. 5. № 2. P. 2636–2643. https://doi.org/10.1021/acsanm.1c04331
  5. Sheng P., Zhang S., Yang J., Guan C., Li J., Liu M., Pan W., Wang Y. // International Journal of Energy Research. 2021. 45. № 6. P. 9627–9637. https://doi.org/10.1002/er.6486
  6. Yatsenko S.P., Skryabneva L.M., Shevchenko V.G. Sposob polucheniya vodoroda i khimicheskiy reaktor dlya yego osushchestvleniya [A method for producing hydrogen and a chemical reactor for its implementation] Pat. 2397141 RF. IPC C01B 3/08, B01J 7/00. Published 20.08.2010, Bull. № 23. [In Russian].
  7. Yatsenko S.P., Skachkov V.M., Shevchenko V.G. Polucheniye vodoroda razlozheniyem vody aktivirovannym alyuminiyem [Obtaining hydrogen by decomposition of water with activated aluminum] // Zh. prikladnoy khimii. 2011. 84. № 1. P. 35–38. [In Russian].
  8. Stojic D.L., Marceta M.P., Sovilj S.P., Miljanic S.V.S. // J. Power Sources. 2003. 118. № 12. Р. 315–319. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(03)00077-6
  9. Powder Diffraction File JCPDS-ICDD PDF-2 (Set 1-47). (Release, 2016). Available at: www.url: https://www.icdd.com/pdf-2/ (дата обращения 25.05.2021).
  10. Filatov A.A., Suzdaltsev A.V., Molchanova N.G., Pankratov A.A., Zaikov Yu.P., Ostanina T.N. Korrozionnoye povedeniye splavov i ligatur Al–Zr v rastvore NaCl [Corrosion behavior of Al–Zr alloys and ligatures in NaCl solution] // Butlerovskiye soobshcheniya. 2018. 55. № 8. P. 109–115. [In Russian].
  11. Issledovaniye vliyaniya primesey, soputstvuyushchikh alyuminiyu pri yego poluchenii, na tekhnologicheskiye svoystva slitkov iz alyuminiya, deformiruyemykh splavov i reglamentatsiya soderzhaniya galliya, litiya, kal’tsiya i skandiya v alyuminiyevykh splavakh [Study of the influence of impurities accompanying aluminum during its production, on the technological properties of aluminum ingots, wrought alloys and regulation of the content of gallium, lithium, calcium and scandium in aluminum alloys]. R&D. Work code: 1139-020. VNTITs. 1987. Inv. № 59955 (reg. № 0285. 0 079282). [In Russian].
  12. Malkin A.I. Zakonomernosti i mekhanizmy effekta Rebindera [Patterns and mechanisms of the Rebinder effect] // Kolloidnyy Zhurnal. 2012. 74. № 2. P. 239–256. [In Russian].
  13. Yatsenko S.P., Pasechnik L.A., Skachkov V.M., Rubinshtein G.M. Tekhnologii polucheniya i primeneniye zhidkikh splavov [Gallium: Technologies for the production and application of liquid alloys]: Monograph. M.: RAN, 2020. [In Russian].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (2MB)
3.

Download (2MB)
4.

Download (1MB)
5.

Download (66KB)
6.

Download (1MB)
7.

Download (1MB)
8.

Download (1MB)
9.

Download (1MB)

Copyright (c) 2023 В.М. Скачков, Л.А. Пасечник, С.А. Бибанаева, И.С. Медянкина, Н.А. Сабирзянов

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».