Композити MgH₂–ZrN для генерування водню методом гідролізу

Анотація

Методом механічного помелу у водні отримано наноструктуровані композити MgH₂–ZrN із різним вмістом нітриду цирконію. Фазовий склад композитів досліджено методом рентгенівської порошкової дифракції. У композитах з 5 та 15% (мас.) нітриду цирконію виявлено сліди непрореагованого магнію. З використанням сканівної електронної мікроскопії встановлено, що збільшення вмісту ZrN призводить до зростання дисперсності MgH₂. Досліджено процеси генерування водню методом гідролізу синтезованих наноструктурованих композитів MgH₂–ZrN. Кінетику гідролізу досліджували в псевдоізотермічних умовах вимірюванням об’єму витісненої води. Встановлено, що оптимальним складом композиту, який забезпечує максимальні значення питомих швидкості та об’єму виділеного водню, є MgH₂–10% (мас.) ZrN. Вивчено кінетичні особливості гідролізу нанокомпозиту MgH₂–10% (мас.) ZrN в розчинах MgCl₂. Показано, що при збільшенні концентрацій MgCl₂ від 0 до 50 ммоль/л ступінь конверсії зростає вдвічі. Водночас, подальше збільшення концентрації MgCl₂ до 100 ммоль/л призводить до прироста конверсії лише на 3%. З 1 г композита MgH₂–10% (мас.) ZrN генерується 500 мл водню за 90 хв гідролізу у чистій воді та 990 мл у розчині MgCl₂. Розраховано активаційні параметри гідролізу цього нанокомпозитного матеріалу у воді. Значення енергії активації свіжоприготованого та пасивованого MgH₂ виявилися близькими: 44 ± 4 кДж/моль та 49 ± 7 кДж/моль відповідно. Встановлено, що зі зростанням температури від 40 до 60 °С ступінь перетворення зростає від 26 до 63%.