3D model of a stable triangle LiF–NaBr–KBr four-component reciprocal system Li+, Na+, K+ || F-, Вr-

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

A 3D model of the phase equilibrium states of the quasi-three-component system LiF–NaBr–KBr, which is a stable triangle of the four-component reciprocal system Li+, Na+, K+ || F-, Br-, has been constructed. Based on the 3D-model, polythermal, isothermal sections and the polytherm of phase crystallization were constructed for the first time. Two polythermal sections contain wide areas of boundary solid solutions based on sodium and potassium bromide. In an isothermal section at 650 оC, the fields of the liquid phase and the coexisting two and three phases are delimited. The crystallization polytherm is represented by three fields. In the crystallization field of lithium fluoride, the area of separation of two liquids is limited. The direction of the ion exchange reaction 2LiBr + NaF + KF = 2LiF + NaBr + KBr was confirmed by thermodynamic calculations at temperatures of 400, 600, 800, 1000K. The exothermic nature of the exchange reaction is confirmed by taking a DTA heating curve for a mixture of powders from 50% LiBr + 25% NaF + 25% KF, and the phase composition of the reaction products LiF + NaBr(OTR) + KBr(OTR) is confirmed by X-ray phase analysis data, where OTR is limited solid solution.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. V. Burchakov

Samara State Technical University

Email: dvoryanova_kat@mail.ru
Russian Federation, Samara

I. K. Garkushin

Samara State Technical University

Email: dvoryanova_kat@mail.ru
Russian Federation, Samara

E. M. Dvoryanova

Samara State Technical University

Author for correspondence.
Email: dvoryanova_kat@mail.ru
Russian Federation, Samara

U. A. Emelyanova

Samara State Technical University

Email: dvoryanova_kat@mail.ru
Russian Federation, Samara

A. A. Finogenov

Samara State Technical University

Email: dvoryanova_kat@mail.ru
Russian Federation, Samara

References

  1. Ma L., Zhang C., Wu Yu. at al. // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2012. 235. 111485. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2021.111485
  2. Caraballo A., Galán-Casado S., Caballero Á. at al. // Energies. 2021. 14. I. 4. https://doi.org/10.3390/en14041197
  3. Bauer T., Odenthal Ch., Bonk A. // Chemie Ingenieur Technic. 2021. 93. I. 4. P. 534–546. https://doi.org/10.1002/cite.202000137
  4. Masset P., Guidotti R.A. // Journal of Power Sources. 2007. 164. P. 397–414. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2006.10.080
  5. Khokhlov V.A. // Russian Metallurgy (Metally). 2010. № 2. P. 96–104. https://doi.org/10.1134/S0036029510020047
  6. Khimicheskiye istochniki toka: Spravochnik [Chemical current sources: Directory] / Ed. N.V. Korovina, A.M. Skundina. M.: Izdatel’stvo MEI. 2003. [In Russian].
  7. Roper R., Harkema M., Sabharwall P. at al. // Annals of Nuclear Energy. 2022. 69. 108924. https://doi.org/10.1016/j.anucene.2021.108924
  8. Rozhentsev D.A., Tkachev D.A. // Rasplavy. 2023. № 6. P. 570–576. [In Russian]. https://doi.org/10.31857/S0235010623060063
  9. Khokhlov V.A., Ignatiev V.V., Afonichkin V. Evaluating physical properties of molten salt reactor fluoride mixtures // J. of Fluorine Chemistry. 2009. 130. № 1. P. 30–37.
  10. Novoselova A.V., Smolenskiy V.V., Bove A.L. // Rasplavy. 2023. № 5. P. 443–453. [In Russian].https://doi.org/ 10.31857/S0235010623040047
  11. Garkushin I.K., Kondratyuk I.M., Dvoryanova Ye.M. Analiz, prognozirovaniye i eksperimental’noye issledovaniye ryadov sistem iz galogenidov shchelochnykh i shchelochnozemel’nykh elementov [Analysis, prediction and experimental study of a series of systems of halides of alkali and alkaline earth elements]. Samara: Samar. gos. tekhn. un-t, 2007. [In Russian].
  12. Peng Q., Ding J., Wei X. at al. // Applied Energy. 2010. 87. I. № 9. P. 2812–2817. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2009.06.022
  13. Serp J., Allibert M., Beneš O. at al. // Progress in Nuclear Energy. 2014. 77. P. 308–319. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2014.02.014
  14. Diagrammy plavkosti solevykh sistem. Ch. I. Dvoynyye sistemy s obshchim anionom [Fusibility diagrams of salt systems. Part I. Binary systems with a common anion] / Edited by V.I. Posypaiko, E.A. Alekseeva. M.: Metallurgiya. 1977. [In Russian].
  15. Diagrammy plavkosti solevykh sistem. Ch. II. Dvoynyye sistemy s obshchim anionom [Fusibility diagrams of salt systems. Part II. Binary systems with a common anion] / Edited by V.I. Posypaiko, E.A. Alekseeva. M.: Metallurgiya.1977. [In Russian].
  16. Diagrammy plavkosti solevykh sistem. Ch. III. Dvoynyye sistemy s obshchim kationom [Fusibility diagrams of salt systems. Part III. Binary systems with a common cation] / Edited by V.I. Posypaiko, E.A. Alekseeva. M.: Metallurgiya. 1979. [In Russian].
  17. Diagrammy plavkosti solevykh sistem. Troynyye vzaimnyye sistemy [Fusibility diagrams of salt systems. Triple reciprocal systems] / Edited by V.I. Posypayko, Ye.A. Alekseyevoy. M.: Khimiya. 1977. [In Russian].
  18. Diagrammy plavkosti solevykh sistem. Mnogokomponentnyye sistemy [Fusibility diagrams of salt systems. Multicomponent systems] / Edited by V.I. Posypayko, Ye.A. Alekseyevoy. M.: Khimiya. 1977. [In Russian].
  19. Yegortsev G.Ye., Garkushin I.K., Istomova M.A. Fazovyye ravnovesiya i khimicheskoye vzaimodeystviye v sistemakh s uchastiyem ftoridov i bromidov shchelochnykh metallov [Phase equilibria and chemical interaction in systems involving fluorides and bromides of alkali metals]. Yekaterinburg: UrO RAN, 2008. [In Russian].
  20. Burchakov A.V., Garkushin I.K., Milov S.N. // Izv. Sarat. un-ta. Nov. ser. Ser. Khimiya. Biologiya. Ekologiya. 2018. 18. № 4. P. 370. [In Russian]. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2018-18-4-370-377
  21. Kang J. 3D Stereo spatial phase diagram for typical complex ternary system // J. Kang. – Material Sci & Eng. 2019. 3. I. № 1. P. 38–40.
  22. Termicheskiye konstanty veshchestv. Spravochnik [Thermal constants of substances. Directory] / Edited by V.P. Glushko. M.: VINITI, 1981. X. № 1. [In Russian].
  23. Termicheskiye konstanty veshchestv. Spravochnik [Thermal constants of substances. Directory] / Edited by V.P. Glushko. M.: VINITI, 1981. X. № 2. [In Russian].
  24. Barin I. Thermochemical data of pure substances. VCH Verlagsgeselschaft mbH. Weinheim, 1995.
  25. Garkushin I.K., Istomova M.A., Garkushin A.I. i dr. // Izv. vuzov. Khimiya i khim. tekhnologiya. 2020. 63. № 4. С. 55–62. [In Russian]. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20206304.6159
  26. Yegunov V.P. Vvedeniye v termicheskiy analiz [Introduction to Thermal Analysis]. Samara, 1996. [In Russian].
  27. Wagner М. Thermal Analysis in Practice: Fundamental Aspects. Hanser Publications. 2018. P. 158.
  28. Moshchenskiy Yu.V. // Pribory i tekhnika eksperimenta. M.: RAN. 2003. 46. № 6. С. 143. [In Russian].
  29. Fedotov S.V., Moshchenskiy Yu.V. Interfeysnoye programmnoye obespecheniye DSCTool [Interface software DSCTool]. Samara: Samar. gos. tekhn. un-t. 2004. [In Russian].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scan of the face elements of the system Li+, Na+, K+ || F-, Vg- [ ].

Download (133KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The prism of the compositions of the system Li+, Na+, K+ || F-, Vg- [ ].

Download (129KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. 3D model of the quasi-linear LiF–NaBr–KBr system: a) the phase complex of the system; b) a detachable model of the phase complex.

Download (265KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. T-x is a QT section diagram of the quasi–linear LiF–NaBr-KBr system constructed from a 3D model.

Download (140KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. T-x is a K1K2 section diagram of the quasi–linear LiF–NaBr-KBr system constructed from a 3D model.

Download (136KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Isothermal section at a temperature of 650 ° C of the quasi–linear LiF–NaBr-KBr system constructed from a 3D model.

Download (84KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Polytherm of crystallization of the quasi–linear LiF–NaBr-KBr system constructed from a 3D model.

Download (82KB)
Indexing metadata
9. Figure 8. The location of mixture 1 on the K1–K2 conversion line in the unstable triangle NaF–KF–LiBr.

Download (52KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Derivatogram of heating a mixture of powders 50٪ LiBr + 25% NaF + 25% KF.

Download (92KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Derivatogram of cooling the melt of a mixture of powders 50٪ LiBr + 25% NaF + 25% KF.

Download (87KB)
Indexing metadata
12. 11. X-ray image of a sample of the composition 50% LiBr + 25% NaF + 25% KF (KBr PDF 01-072-1541; NaBr PDF 01-078-0761; LiF PDF 01-071-3743).

Download (88KB)
Indexing metadata
13. Fig. 12. The crystallization scheme of mixture 1 on the conversion line K1–K2 in a stable triangle LiF–NaBr–KBr.

Download (93KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».