Структурные особенности и фазовые переходы в процессе дегидрирования композита на основе гидрида магния и углеродных нанотрубок

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Показано, что частицы композита на основе гидрида магния и углеродных нанотрубок, сформированные методом механического синтеза в высокоэнергетической шаровой мельнице, обладают структурой типа ядро–оболочка. Ядром в данном случае выступают частицы гидрида магния размером 4–8 мкм, а оболочкой – осажденные на поверхность наночастицы углерода и углеродные нанотрубки. Кроме того, продемонстрировано, что в процессе механического синтеза композита некоторая часть нанотрубок внедряется в поверхность частиц гидрида магния, в результате чего формируются центры захвата и каналы для диффузии водорода. Данный факт в совокупности с каталитическим влиянием присутствующих в нанотрубках металлических наночастиц приводит к снижению энергии, необходимой для сорбции и десорбции водорода гидридом магния по механизму “перетекания”. В свою очередь снижение энергии приводит к уменьшению температуры начала выхода водорода с 200°C для чистого гидрида магния до 100°C для композита и появлению максимума интенсивности десорбции водорода из композита при 180°C. In situ анализ фазовых переходов в композите при дегидрировании показал, что происходящие структурно-фазовые превращения можно разделить на три этапа. Первый этап характеризуется отжигом дефектов и релаксацией структуры без десорбции водорода, на втором этапе происходит десорбция водорода по механизму “спилловера” без диссоциации гидридов, и на третьем этапе происходит диссоциация гидридов с последующей десорбцией оставшегося водорода.

Об авторах

В. Н. Кудияров

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: kudiyarov@tpu.ru
Россия, 634050, Томск

Р. Р. Эльман

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: kudiyarov@tpu.ru
Россия, 634050, Томск

Н. Е. Курдюмов

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: kudiyarov@tpu.ru
Россия, 634050, Томск

Н. С. Пушилина

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: kudiyarov@tpu.ru
Россия, 634050, Томск

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2.

3.

Скачать (97KB)
4.

Скачать (766KB)

© В.Н. Кудияров, Р.Р. Эльман, Н.Е. Курдюмов, Н.С. Пушилина, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах