Национальный научный центр
Харьковский физико-технический институт

главная ННЦ ХФТИ | english |
Научно-производственный комплекс
Возобновляемые источники энергии и ресурсосберегающие технологии (НПК ВИЭРТ)

Сплавы-аккумуляторы водорода: экспериментальные исследования
 
 Среди проблем, успешное решение которых позволит реализовать широкое внедрение водородной энергетики, ключевой является проблема эффективного и недорогого хранения водорода. Одной из перспективных технологий накопления и хранения водорода является металогидридная технология, заключающаяся в накоплении водорода в сплавах-накопителях с последующим выходом его при нагревании сплава.
 
 Одним из видов сплавов, перспективных для использования в качестве накопителей водорода, являются сплавы вида Zr-V, главным образом соединения ZrV2. Гидриды этих сплавов применяются в качестве источников чистого и активного водорода в различных плазменных процессах. Как правило, при этом используется соединение ZrV2, полученное методом дуговой плавки и имеющее довольно крупнозернистую структуру.
 
 Целью проведенных экспериментальных исследований являлось изучение влияния структуры и состава на свойства сплавов вида Zr-V как поглотителей водорода. Данная работа выполняется в сотрудничестве с ИФТТМТ
 
 Для исследования были выбраны четыре состава: стехиометрический сплав ZrV2, сплавы, которые находятся слева и справа (Zr0.29V0.71 и Zr0.38V0.62) от стехиометрии, а также эвтектический сплав Zr0.6V0.4. Каждый с составов исследовался как в быстрозакаленном, так и в литом виде.
 
 Исследование водородной емкости сплавов при давлении до 3,5 атм проводилось волюмометрическим методом: в закрытом объеме образец сплава подвергали контакту с водородом.
 
 Установка (см. Рисунок 1) состояла из рабочей камеры с исследуемым образцом, системы напуска, системы измерения давления, системы создания вакуума и регенерации образца. Рабочая камера представляет собой изготовленный из нержавеющий стали цилиндрический контейнер с образцом диаметром 10 мм и длиной 140 мм, который присоединяется к другим системам установки с помощью штуцерного соединения. При замене исследуемого образца нижняя часть цилиндрического контейнера срезается, образец заменяется и контейнер заваривается с помощью аргонно-дугового сваривания.

Рисунок 1 – Схема установки для исследования процессов взаимодействия водорода с разными материалами.
 
 На рисунке 2 приведены характерные результаты масс-спектрометрических исследований процессов выделения водорода из наводороженных сплавов при нагревании в вакууме.

Рисунок 2 – Температурные кривые выделения водорода из наводороженных сплавов Zr-V в быстрозакаленном состоянии
 
 Основные результаты проведенных исследований представлены ниже.
 В Таблице 1 приведены максимальные количества водорода, десорбированного при температурах до 900°С по результатам масс-спектрометрических исследований.
 
Таблица 1 - Максимальное количество водорода, десорбированного при температурах до 900°С по данным масс-спектрометрического анализа.
Состав Весовые % H
Zr0,6V0,4 эвт + H2 2,38
ZrV2 + H2 2,308
Zr0,37V0,62 + H2 2,86
Zr0,28V0,71 + H2 2,97
Zr0,6V0,4 эвт FQ + H2 1,758
Zr – V2 FQ + H2 1,16
Zr0,37V0,62 FQ + H2 2,4
Zr0,28V0,71 FQ + H2 2,776
                       FQ - Fast Quenched
 Температура активации поглощения водорода существенно зависит от состава и структурного состояния сплавов. Минимальную температуру активации (100°С) имеет сплав состава Zr0.29V0.71 FQ, который находится в быстрозакаленном состоянии;
 При насыщении сплавов Zr-V в области температур до 400°С независимо от состава и состояния основная часть водорода поглощается до давления 0,05 МПа;
 Структурное состояние существенным образом влияет на взаимодействие сплавов с водородом. Анализ количества сорбированного сплавами водорода показывает, что во всех случаях больше водорода (до 2,7 весов%) поглощают литые сплавы;
 Процессы выделения водорода также зависят от состава и состояния сплавов. Сложный характер этих процессов отображает многофазный характер исследованных сплавов.
  2008- © НПК ВИЭРТ
| главная ННЦ ХФТИ | english | карта сайта | контакты |
НПК ВИЭРТ: Украина, 61108,
г.Харьков, ул. Академическая, 1
Тел.: +38 (057) 335-64-47
Design : A.N. Odeychuk      thank to : u · com