Structural Features and Phase Transitions in the Process of Dehydrogenation of Composite Based on Magnesium Hydride and Carbon Nanotubes

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Composite based on magnesium hydride and carbon nanotubes, formed by mechanical synthesis in a high-energy ball mill, is a core–shell structure with magnesium hydride particles 4–8 μm in size, coated with nanosized particles of carbon and carbon nanotubes; in addition, the introduction of CNTs into the structure of magnesium hydride takes place. The introduction of carbon nanotubes into magnesium hydride creates trapping centers and channels for hydrogen diffusion, which leads to a decrease in the energy, required for hydrogen sorption and desorption by magnesium hydride by the spillover mechanism. In turn, the decrease in energy leads to a decrease in the temperature of the onset of hydrogen release from 200°C for pure magnesium hydride to 100°C for the composite and the appearance of a low-temperature maximum of hydrogen desorption intensity (180°C) for the composite. An in situ analysis of phase transitions during dehydrogenation showed that phase transitions in the composite are divided into three main stages. The first stage is characterized by defect annealing and structure relaxation without desorption of hydrogen; at the second stage, hydrogen is desorbed by the spillover mechanism without dissociation of hydrides; and at the third stage, hydrides are dissociated followed by desorption of the remaining hydrogen.

About the authors

V. N. Kudiiarov

National Research Tomsk Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: kudiyarov@tpu.ru
Russia, 634050, Tomsk

R. R. Elman

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: kudiyarov@tpu.ru
Russia, 634050, Tomsk

N. E. Kurdyumov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: kudiyarov@tpu.ru
Russia, 634050, Tomsk

N. S. Pushilina

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: kudiyarov@tpu.ru
Russia, 634050, Tomsk

References

  1. Zhang X., Liu Y., Ren Z., Zhang X., Hu J., Huang Z., Lu Y., Gao M., Pan H. // Energy Environ. Sci. 2020. V. 14. № 4. P. 2302.
  2. Wen J., de Rango P., Allain N., Laversenne L., Grosdidier T. // J. Power Sources. 2020. V. 480. P. 13.
  3. Sun Y., Shen C., Lai Q., Liu W., Wang D.W., Aguey-Zinsou K.F. // Energy Storage Mater. 2018. V. 10. P. 168.
  4. Kudiiarov V., Lyu J., Semenov O., Lider A., Chaemchuen S., Verpoort F. // Appl. Mater. Today. 2021. V. 25. P. 19.
  5. Shao H., Wang Y., Xu H., Li X. // J. Solid State Chem. 2005. V. 178. № 7. P. 2211.
  6. Hanada N., Ichikawa T., Fujii H. // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. № 15. P. 7188.
  7. Lyu J., Kudiiarov V., Lider A. // Nanomater. 2020. V. 10. P. 31.
  8. Shao H., Wang Y., Xu H., Li X. // J. Solid State Chem. 2005. V. 178. № 7. P. 2211.
  9. Wang Y., Lan Z., Huang X., Liu H., Guo J. // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. № 54. P. 28863.
  10. Kadri A., Yao X. // Int. J. Recent Technol. Eng. 2019. V. 8. № 1. P. 3149.
  11. Lototskyy M., Sibanyoni J.M., Denys R.V., Williams M., Pollet B.G., Yartys V.A. // Carbon. 2013. V. 57. P. 146.
  12. Wu C.Z., Wang P., Yao X., Liu C., Chen D.M., Lu G.Q., Cheng H.M. // J. Alloys Compnd. 2006. V. 414. № 1–2. P. 259.
  13. Chen D., Chen L., Liu S., Ma C.X., Chen D.M., Wang L.B. // J. Alloys Compnd. 2004. V. 372. № 1–2. P. 231.
  14. Huang Z.G., Guo Z.P., Calka A., Wexler D., Liu H.K. // J. Alloys Compnd. 2007. V. 427. № 1–2. P. 94.
  15. Kudiyarov V.N., Elman R.R., Kurdyumov N. // Metals. 2021. V. 11. № 9. 14 p.
  16. Kudiiarov V.N., Kashkarov E.B., Syrtanov M.S., Lider A.M. // Int. J. Hydrog. Energy. 2017. V. 42. P. 10604.
  17. Шмаков А.Н., Толочко Б.П., Жогин И.Л., Шеромов М.А. Станция “Прецизионная дифрактометрия II” на канале СИ № 6 накопителя электронов ВЭПП-3 // Тез. докл. VII нац. конф. РСНЭ-НБИК 2009. М.: ИК РАН–РНЦ КИ. 2009. С. 559.
  18. Шмаков А.Н., Иванов М.Г., Толочко Б.П., Шарафутдинов М.Р., Анчаров А.И., Жогин И.Л., Шеромов М.А. Новые возможности для рентгенодифракционных исследований в Сибирском центре СИ // Тезисы XVIII Междунар. конф. по использованию синхротронного излучения. 2010. С. 68.
  19. Аульченко В.М. Однокоординатный рентгеновский детектор // Школа молодых специалистов “Синхротронное излучение. Дифракция и рассеяние”. 2009. С. 6.
  20. PDF-2 2023. https://www.icdd.com/pdf-2. International centre for diffraction data
  21. FullProf suite. https://www.ill.eu/sites/fullprof. Institut Laue-Langevin
  22. Crystallographica Search-Match. https://www.iucr.org/resources/other-directories/software/crystallographica-search-match. International Union of Crystallography.
  23. Wu C., Cheng H.M. // J. Mater. Chem. 2010. V. 20. № 26. P. 5390.
  24. Yao X., Wu C., Du A., Lu G.Q., Cheng H., Smith S.C., Zou J., He Y. // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. № 24. P. 11697.
  25. Shim J.H., Park M., Lee Y.H., Kim S., Im Y.H., Suh J.Y., Cho Y.W. // Int. J. Hydrogen Energy. 2014. V. 39. № 1. P. 349.
  26. Amirkhiz B.S., Danaie M., Mitlin D. // Nanotechnology. 2009. V. 20. № 20. 14 p.
  27. Wu C., Wang P., Yao X., Liu C., Chen D., Lu G.Q., Cheng H. // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. № 47. P. 22217.
  28. Pandey S.K., Singh R.K., Srivastava O.N. // Int. J. Hydrogen Energy. 2009. V. 34. № 23. P. 9379.
  29. Du A.J., Smith S.C., Yao X.D., He Y., Lu G.Q. // J. Phys. Conf. Ser. 2006. V. 29. № 1. P. 7.
  30. Ullah Rather S., Hwang S.W. // Int. J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. № 40. P. 18114.
  31. Wu C.Z., Wang P., Yao X., Liu C., Chen D.M., Lu G.Q., Cheng H.M. // J. Alloys Compd. 2006. V. 420. № 1–2. P. 278.
  32. Campos R.B.V., Camargo S.A.D.S., Brum M.C., Santos D.S.D. // Mater. Res. 2017. V. 20. P. 85.
  33. Shen C., Aguey-Zinsou K.F. // Frontiers Energy Res. 2017. V. 5. P. 6.
  34. Sun Y., Shen C., Lai Q., Liu W., Wang D. W., Aguey-Zinsou K. F. // Energy Storage Mater. 2018. V. 10. P. 168.
  35. Crivello J.C., Dam B., Denys R.V., Dornheim M., Grant D.M., Huot J., Jensen T.R., de Jongh P., Latroche M., Milanese C., Milcˇius D., Walker G.S., Webb C.J., Zlotea C., Yartys V.A. // Appl. Phys. A. 2016. V. 122. №. 2. P. 20.
  36. Liu J., Schaef H.T., Martin P.F., McGrail B.P., Fifield L.S. // ACS Appl. Energy Mater. 2019. V. 2. № 7. P. 5272.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (3MB)
3.

Download (97KB)
4.

Download (766KB)

Copyright (c) 2023 В.Н. Кудияров, Р.Р. Эльман, Н.Е. Курдюмов, Н.С. Пушилина

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».