В настоящее время водород предполагается одним из наиболее вероятным заменителей органического топлива для транспорта и энергетики в целом. Однако для того, чтобы перейти к водородной энергетике, необходимо решить ряд новых научных и технологических проблем. К таким проблемам относят, в первую очередь, получение достаточно дешевого водорода в массовом количестве, хранение и доставку водорода, эффективное его использование.
Существует несколько технологических решений проблемы хранения водорода. Их анализ показывает, что одним из наиболее перспективных методов накопления и хранение водорода является металлогидридная технология, которая заключается в накоплении водорода в сплавах-накопителях водорода (СНВ) с последующим его выходом при нагревании сплава. Сейчас основные усилия исследователей направлены на достижение большей вместительности металлогидридов, улучшение условий сорбции-десорбции и повышение циклической стойкости аккумуляторов водорода.
В течение длительного времени оптимизация свойств сплавов-накопителей водорода осуществлялась в основном путем изменения их химического состава. В последнее время сделан существенный шаг в развитии СНВ, в частности, благодаря аморфизации структуры исследователи добиваются увеличения водородной вместительности сплавов на базе Zr в 1.8 раза по сравнению с образцами такого же состава в микрокристаллическом состоянии.
Выполнено построение образцов накопителей водорода методом интенсивной пластической деформации и проведено их исследование
Методика получения образцов
Получены сплавы циркония с ванадием в двух химических состояниях — стехиометрический сплав ZrV2 и нестехиометрическая эвтектика Zr0,6V0,4. Сплавы выплавляли в дуговой печи в атмосфере чистого аргона с использованием вольфрамового электрода.
Затем из слитков сплава были получены ленты толщиной 30…40 мкм и шириной 2…3 мм на установке «Лента»-2М.
Ленты сплава ZrV2 и Zr0,6V0,4 были помолоты в высокоэнергетической шаровой мельнице (см. рис. 1) в нейтральном среда – аргоне и спирте.
Рисунок 1 - Внешний вид высокоэнергетической шаровой мельницы с контейнером и снопами для помола
Были получены следующие образцы стехиометрического сплава ZrV2 и эвтектики Zr0,6V0,4 и в таких состояниях:
литом с характерным размером 1…10 мм (см. Рис. 2(а));
быстро закаленном в виде чешуек толщиной 0,1 мм, шириной 1…3 мм и длиной до 5 мм (см. Рис. 2(б));
литом сплаве, после помола в шаровой мельнице в течение 30 мин. в аргоне и 30 мин. в спирте вид мелкодисперсного порошка (см. Рис. 2(в));
быстро закаленном после помола в шаровой мельнице в течение 30 мин. в аргоне и 30 мин. в спирте вид мелкодисперсного порошка (см. Рис. 2(г)).
Рисунок 2 - Характерный вид полученных образцов ZrV2: до (а,б) и после (в,г) помола
Дифрактометрическое исследование образцов
В сплавах ZrV2 результат высокоэнергетического помола зависит от исходного состояния образцов, а именно:
в литом образце помол приводит к формированию нанокристаллического состояния с размером ОКР в фазе Лавеса 27 нм;
в быстро закаленном образце формируется квази-аморфная (рентгеноаморфная с ОКР < 15 нм) фаза.
В образцах эвтектики Zr0,6V0,4 помол сплавов обеих типов, литого и быстро закаленного, приводит к формированию квазиаморфной фазы.