Бищелочные и калиевые аланаты – перспективные накопители водорода

Анотація

На базе молекулярно-кинетических представлений разработана статистическая теория фазовых превращений температурного распада аланата калия KAlH4 с образованием более сложного аланата K3AlH6 и гидрида калия KH и дальнейшим дегидрированием последнего с выходом свободного водорода, чистого калия и алюминия. Рассчитаны свободные энергии фаз распада, найдена их зависимость от температуры, давления, состава по металлам, концентрации водорода, активности его атомов и энергетических параметров. Изучены также бищелочные аланаты K2MAlH6 (M=Na, Li) и Na2LiAlH6. Приведен ряд литературных экспериментальных графиков тепловых процессов распада аланатов, оценены усредненные значения температур фазовых превращений. Для разных значений температуры построены графики зависимости свободных энергий фаз от концентрации водорода, минимумы которых определяют равновесные состояния. Установлены возможности проявления двух таких минимумов, соответствующих стабильному и метастабильному состоянию фазы. Найдена температурная зависимость равновесной концентрации водорода, выявлена ее особенность в области концентрации водорода с = 0,5. Получены графики температурной зависимости выделяющегося свободного водорода из каждой фазы и такой график при протекании всех химических реакций распада аланата. На последнем выявлены изломы в точках фазовых переходов, которые экспериментально могут проявляться в виде изгибов. Построены также изотермы абсорбции-десорбции водорода и изоплеты содержания водорода в фазах. Установлена возможность проявления гистерезисного эффекта. Результаты расчетов сопоставлены с экспериментальными данными, получено их качественное соответствие. Ключевые слова