В даний час водень передбачається одним з найбільш ймовірних замінників органічного палива для транспорту та енергетики в цілому. Однак для того, щоб перейти до водневої енергетики, необхідно вирішити ряд нових наукових та технологічних проблем. До таких проблем відносять, в першу чергу, отримання досить дешевого водню в масовій кількості, зберігання та доставку водню, ефективне його використання.
Існує кілька технологічних рішень проблеми зберігання водню. Їх аналіз показує, що одним з найбільш перспективних методів накопичення та зберігання водню є металогідридна технологія, яка полягає в накопиченні водню в сплавах-накопичувачах водню (СНВ) з подальшим його виходом при нагріванні сплаву. Зараз основні зусилля дослідників спрямовані на досягнення більшої місткості металогідридів, покращення умов сорбції-десорбції та підвищення циклічної стійкості акумуляторів водню.
Протягом тривалого часу оптимізація властивостей сплавів-накопичувачів водню здійснювалася в основному шляхом зміни їх хімічного складу. В останній час зроблено суттєвий крок у розвитку СНВ, зокрема, завдяки аморфізації структури дослідники досягають збільшення водневої місткості сплавів на базі Zr в 1.8 рази порівняно зі зразками такого ж складу в мікрокристалічному стані.
Виконано побудову зразків накопичувачів водню методом інтенсивної пластичної деформації та проведено їх дослідження
Методика отримання зразків
Отримано сплави цирконію з ванадієм у двох хімічних станах — стехіометричний сплав ZrV2 та нестехіометрична евтектика Zr0,6V0,4. Сплави виплавляли в дуговій печі в атмосфері чистого аргону з використанням вольфрамового електрода.
Потім зі злитків сплаву були отримані стрічки товщиною 30…40 мкм та шириною 2…3 мм на установці «Стрічка»-2М.
Стрічки сплаву ZrV2 та Zr0,6V0,4 були помелені у високоенергетичній кульовій млині (див. рис. 1) в нейтральному середовищі – аргоні та спирті.
Рисунок 1 - Зовнішній вигляд високоенергетичної кульової млини з контейнером та снопами для помелу
Були отримані наступні зразки стехіометричного сплаву ZrV2 та евтектики Zr0,6V0,4 у таких станах:
литим з характерним розміром 1…10 мм (див. Рис. 2(а));
швидко загартованому у вигляді луски товщиною 0,1 мм, шириною 1…3 мм та довжиною до 5 мм (див. Рис. 2(б));
литому сплаві, після помелу в кульовій млині протягом 30 хв. в аргоні та 30 хв. в спирті вигляд дрібнодисперсного порошку (див. Рис. 2(в));
швидко загартованому після помелу в кульовій млині протягом 30 хв. в аргоні та 30 хв. в спирті вигляд дрібнодисперсного порошку (див. Рис. 2(г)).
Рисунок 2 - Характерний вигляд отриманих зразків ZrV2: до (а,б) та після (в,г) помелу
Дифрактометричне дослідження зразків
В сплавах ZrV2 результат високоенергетичного помелу залежить від початкового стану зразків, а саме:
в литому зразку помел призводить до формування нанокристалічного стану з розміром ОКР у фазі Лавеса 27 нм;
в швидко загартованому зразку формується квазі-аморфна (рентгеноаморфна з ОКР < 15 нм) фаза.
В зразках евтектики Zr0,6V0,4 помел сплавів обох типів, литого та швидко загартованого, призводить до формування квазіаморфної фази.