Comparative Analysis of the Surface Morphology of Dense Membrane Filters Pd95Pb5 and Pd93.5In6.0Ru0.5

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Features of the dense palladium-based membrane filters surface morphology are studied in this work using atomic force microscopy and scanning electron microscopy methods. Element compositions of the filters are Pd95Pb5 and Pd93.5In6.0Ru0.5 (hereafter numerical coefficients determine the composition in wt.%). The thickness of dense membrane filters is 50 and 70 μм, respectively. Samples from metals of high purity were made by methods of electric arc fusion in a protective atmosphere and cold rolled with intermediate vacuum annealing. Morphology of the filter surface shows differences due to the element composition of the alloys. Manifestations of cavitation in the form of micron-sized funnels were found in palladium doping with lead and the absence of such funnels for palladium alloy with indium and ruthenium. Differences in the surface roughness of the samples are shown. In the mode of contrast of lateral forces, the atomic force microscopy method determined the presence of surface areas of different hardness. The obtained results are important for the choice of material for the manufacture of membrane filters with improved performance characteristics and for the development of the elemental composition of membrane filters in order to optimize their operation in high-tech modern technological processes.

Full Text

Restricted Access

About the authors

O. V. Akimova

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: akimova@physics.msu.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

T. P. Кaminskaya

Lomonosov Moscow State University

Email: ktp53@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

S. V. Gorbunov

A.A. Baykov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Siences

Email: merciles@mail.ru
Russian Federation, Moscow 119334

References

  1. Burkhanov G.S., Gorina N.B., Kolchugina N.B., Roshan N.R. // Plat. Metals Rev. 2011. V. 55. P. 3.
  2. Al-Mufachi N.A., Rees N.V., Steinberger-Wilkens R. // Ren. Sustain. Energy Rev. 2015. V. 47. P. 540. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.03.026
  3. Бурханов Г.С., Кольчугина Н.Б., Рошан Н.Р., Словецкий Д.И. // Тяжелое машиностроение 2007. № 11. С. 17.
  4. Alqaheem Y., Alomair A.A. // Membranes. 2020. V. 10. P 33. https://doi.org/10.3390/membranes10020033
  5. Akimova O.V., Tereshina I.S., and Kaminskaya T.P. // Mater. Sci.Forum. 2021. V. 1037. P. 626. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1037.626
  6. Creuzet F., Ryschenkow G., Arribart H. // J. Adhesion. 1992. V. 40. P. 15.
  7. Ломов А.А., Захаров Д.М., Тарасов М.А., Чекушкин А.М., Татаринцев А.А., Киселев Д.А., Ильина Т.С., Селезнев А.Е. // Журнал технической физики. 2023. Т. 93. Вып. 7. C. 897. https://doi.org/10.21883/JTF.2023.07.55743.83-23
  8. Суханова Т.Е.. Светличный В.М., Кузнецов Д.А., Вылегжанин М.Э., Ваганов Г.В., Лебедев Н.В. // Журнал технической физики. 2021. Т. 91. Вып. 10. C. 1491. https://doi.org/10.21883/JTF.2021.10.51361.88-21
  9. Sharma B., Kim J.S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. P. 25446. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.08.142
  10. Gorbunov S.V., Kannykin S.V., Penkina T.N., Roshan N.R., Chustov E.M., Burkhanov G.S. // Russian Metallurgy (Metally). 2017. V. 1. P. 54. https://doi.org/10.1134/S0036029517010050
  11. Акимова О.В., Терешина И.С., Каминская Т.П. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2021. № 10. С. 64. https://doi.org/10.31857/S1028096021100022
  12. Акимова О.В., Каминская Т.П., Попов В.В., Горбунов С.В. Морфология поверхности плотных мембранных фильтров на основе палладия с различными легирующими элементами // Материалы международной конференции “Живучесть и конструкционное материаловедение”. Москва. 9–11 ноября 2022 г. C. 7. ISBN 978-5-904282-17-2
  13. Akimova O.V., Tereshina I.S., Kaminskaya T.P. // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 2103. P. 012228. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2103/1/012228
  14. Wang Y., Zhang X., Xu J., Sun X., Zhao X., Li H., Liu Y., Tian J., Hao X., Kong X., Wang Zh., Yang J., Su Y. // Front. Chem. 2022. V. 10. https://doi.org/10.3389/fchem.2022.931169
  15. Borrajo-Pelaez R., Hedström P. // Solid State Mater. Sci. 2018. V. 43. Iss. 6. P. 455. https://doi.org/10.1080/10408436.2017.1370576
  16. Akimova O.V., Svetogorov R.D., Ovcharov A.V., Roshan N.R. // Membranes. 2022. V. 12. P. 1132. https://doi.org/10.3390/membranes12111132
  17. Szabó P.J., Field D.P., Jóni B., Horky J., Ungár T. // Metallurgical Mater. Trans. A. 2015. V. 46. P. 1948. https://doi.org/10.1007/s11661-015-2783-x
  18. Zha M., Zhang H.-M., Yu Zh.-Y., Zhang X.-H., Meng X.-T., Wang H.-Y., Jiang Q.-Ch. // J. Mater. Sci. Technol. 2018. V. 34. Iss. 2. P. 257. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2017.11.018
  19. Wang Y., Chen M., Zhou F., Ma E. // Nature. 2002. V. 419. Is. 6910. P. 912. https://doi.org/10.1038/nature01133
  20. Mahesh B.V., Singh Raman R.K., Koch C.C. // J. Mater. Sci. 2012. V. 47. Iss. 22. P. 7735. https://doi.org/10.1007/s10853-012-6686-6
  21. An X.H., Han W.Z., Huang C.X., Zhang P., Yang G., Wu S.D., Zhang Z.F. // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. P. 201915. https://doi.org/10.1063/1.2936306
  22. Agnolin S., Melendez J., Di Felice L., Gallucci F. // Int. J. Hydr. Energy. 2022. V. 47. P. 28505. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.06.164
  23. Antler M. // Platinum Metals Rev. 1982. V. 26. P. 106. https://doi.org/10.1595/003214082X263106117
  24. Akimova O.V., Svetogorov R.D. // Materials Today: Proc. 2021. V. 38. P. 1416. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.117

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Amplitude (a), three-dimensional (c), and phase (d) AFM images of the Pd95Pb5 sample surface and relief profiles highlighted in Fig. 1a of plots 1 and 2 (b).

Download (526KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. SEM images of the surface of the Pd95Pb5 alloy obtained in the secondary electron detection mode: (a) bimodal grain size distribution of the alloy; the image was taken at an angle of 72° to the surface to display deformation protrusions; (b) a funnel in the grain body with revealed columnar crystallite stacking; (c) a conglomeration of bell-shaped protrusions at the grain boundary in the area highlighted by the square frame in Fig. 2a. The insert in Fig. 2a shows the result of calculating (points) the probability of grain size distribution on a surface area of 52,749 microns. 2, the solid shows the normal distribution.

Download (434KB)
Indexing metadata
4. 3. Amplitude (a), three-dimensional (b), and phase (c) AFM images of the surface of a sample of composition Pd93.5In6.0Ru0.5 and the membrane cross-section profile with the plane (d) indicated by the arrow in Fig. 3b.

Download (481KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. SEM images of the surface of the Pd93.5In6.0Ru0.5 alloy obtained in the secondary electron detection mode: a — the surface of the alloy with a marked area of surface deformation; b — an enlarged image of the area of 36 microns; c — an enlarged image of the area of shear deformation of the material on the surface.

Download (301KB)
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».