Page 20 - Zmist-n4-2015

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 4. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК 544.522:541.138:621
ТЕРМІЧНА ТРИВКІСТЬ ТА КІНЕТИКА ДЕСОРБЦІЇ ВОДНЮ
З ГІДРИДІВ МЕХАНІЧНОГО СПЛАВУ Mg–Al–Ni–Ti

В. Д. ДОБРОВОЛЬСЬКИЙ, О. Г. ЄРШОВА, Ю. М. СОЛОНІН
Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, Київ

З метою зниження температури, поліпшення кінетики розкладу стехіометричного
гідриду MgH 2 досліджено можливості його комплексного легування 3 at.% Al +
+ 3 at.% Ni + 7 at.% Ti зі застосуванням механохімічного синтезу. Встановлено, що
після додавання до магнію Al, Ni, Ti погіршується термічна тривкість отриманої
реактивним механічним сплавленням гідридної фази MgH 2 механічного сплаву, а
отже, температура початку десорбції водню падає з 320°С (для нелегованої фази
MgH 2 ) до 280°С. Не зафіксовано зниження рівноважної температури початку де-
сорбції водню за його постійного тиску в реакторі 1 bar, яке свідчило б про змен-
шення термодинамічної стабільності MgH 2 внаслідок механічного легування. Ви-
явлено, що кінетику десорбції водню з гідридної фази MgH 2 механічного сплаву
поліпшують здебільш легувальні елементи Ni і Ti; роль Al тут незначна.
Ключові слова: гідридна фаза, термічна тривкість, кінетика, термодесорбційна
спектроскопія.
Не дивлячись на увагу вчених до гідриду магнію, методів його отримання,
дослідження властивостей, на практиці його застосування як матеріалу-акуму-
лятора водню для автомобільної промисловості ускладнено через високу темпе-
ратуру (300°C при 1 bar H 2) та повільну кінетику дисоціації. Головна проблема в
тому, що одночасно зі зниженням температури розкладу треба збільшити його
швидкість, зберігаючи високі водневу ємність та циклічну тривкість гідридної
фази MgH 2 механічних сплавів-композитів, тобто забезпечити комплекс характе-
ристик. Сформувати у MgH 2 відразу декілька (як мінімум чотири) характеристик
найчастіше намагаються механічним диспергуванням комерційного гідриду у
присутності різних каталітичних додатків (наприклад, перехідних 3d-, 4d-металів
та їх оксидів, фторидів, інтерметалічних сполук, а також додатків неперехідних
металів Al, Cu, Zn, In, Sn, графіту тощо) або помелом порошку металічного Mg з
цими додатками у водні (тобто реактивним помелом) або в атмосфері інертного
газу з подальшим його прямим гідруванням із газової фази [1–31].
Щоб зменшити термодинамічну стабільність MgH 2, використовують [32–39]
механічні сплави, які є твердими розчинами в магнії одного або декількох мета-
лів, здатних знизити ентальпію утворення/розкладу Mg(Me)H 2. Згідно з теоретич-
ним прогнозом [4], гідрид твердого розчину Al, Ti, Fe, Ni, Cu, Nb в магнії пови-
нен мати нижчу ентальпію утворення і розкладатись за нижчої порівняно з чис-
тим MgH 2 температури. Встановлено, що термодинамічна стабільність такого
гідриду твердого розчину залежить від способу і умов його отримання [32–36].
Розклад гідридної фази Mg(In)H 2 механічного сплаву, одержаного високоенерге-
тичним помелом порошку MgH 2 з 10 at.% In за тиску водню 150 bar, починається
при 262,3°С під тиском водню в реакторі 1 bar [35]. Водночас аналіз Р–С–Т кри-
вих [35] гідриду твердого розчину алюмінію в магнії, сформованого помелом су-

Контактна особа: В. Д. ДОБРОВОЛЬСЬКИЙ, e-mail: dobersh@ipms.kiev.ua
19