Вплив фазових та структурних станів на воднево-сорбційні властивості гетерофазних сплавів систем Ti-Fe-Mn та Ti-Zr-Mn-V

Області застосування

Передбачається розробити ряд нових вітчизняних сплавів – акумуляторів водню з покращеними сорбційними властивостями та високою водневою ємністю для потреб водневої енергетики, а також для безпечного транспортування та зберігання водню у зв’язаному стані.

Короткий опис

Використання у якості акумуляторів водню природніх композитів, що утворюються при евтектичній кристалізації, складаються з ОЦК твердого розчину β (Ti, Zr, Mn) з високою водневої ємністю і фази Лавеса (Тi, Zr)Mn_2-х, для якої характерні прийнятні при експлуатації робочі температури і легкість активації поверхні, і до того ж мають розвинуту площу вільних від оксидних плівок міжфазних границь, призводить до істотного збільшення сорбційної ємності та поліпшенню кінетичних і термодинамічних параметрів процесів гідрування і дегідрування за рахунок об'єднання переваг кожної з фаз. При цьому твердий розчин на основі титану абсорбує водень з кінетикою, подібної кінетиці сорбції водню інтерметалідах і за короткий час досягає високого рівня водневої ємності.

Очікувані властивості

Оптимізація складу розроблюваних сплавів дозволить створити новий клас матеріалів - акумуляторів водню з покращеними сорбційними властивостями та високою водневою ємністю для потреб водневої енергетики.

Переваги

Твердий розчин на основі титану у складі евтектики абсорбує водень з кінетикою, подібної кінетиці сорбції водню інтерметалідом і за короткий час досягає високого рівня водневої ємності. Ця особливість пов'язана з високою площею поверхні міжфазних границь, типової для евтектичних структур, за якими коефіцієнт дифузії водню приблизно в 103 разів вище, ніж по об’єму. Процес гідридоутворення протікає лавиноподібно і завдяки крихкості фази Лавеса, яка призводить до швидкого сколювання утвореного гідриду і появи чистих поверхонь, готових до сорбції водню. Також воднева ємність кожної з фаз при гідруванні у евтектиці перевищує їх ємність при індивідуальному гідруванні за тих же умов.

Конкуренти

Кафедра хімії та фізики високих тисків хімічного факультету Московського державного університету ім. М. В. Ломоносова (Росія).

Стан розробки

Впродовж 2011-2014 рр. синтезовано гідриди та досліджено структуру та фазовий склад продуктів гідрування сплавів систем Ti-Fe-Mn, Ti-Zr-Mn та Ti-Zr-Mn-V. Визначено вплив ступеню евтектичності сплавів на сорбційну та реверсивну ємність, а також кінетичні параметри процесів сорбції і десорбції водню.

Інтелектуальна власність

• В.Г. Іванченко, Т.В. Прядко, В.А. Дехтяренко. / Сплав для зберігання водню. // Патент України на корисну модель № 77457 від 11.02.2013.
• Т.В. Прядко, В.Г. Іванченко, В.А. Дехтяренко. / Гідрований сплав на основі титану для нейтронного захисту. // Патент України на корисну модель № 82647 від 12.08.2013.
• Т.В. Прядко, В.Г. Іванченко, В.А. Дехтяренко. / Гідрований сплав на основі титану для нейтронного захисту. // Патент України на винахід №103865 від 25.11.2013. 4. В.Г. Іванченко, В.А. Дехтяренко, Т.В. Прядко. / Сплав для зберігання водню. // Патент України на корисну модель №82925 від 27.08.2013.

Контактна інформація

Виконавець: Інститут металофізики ім. Г.В.Курдюмова НАН України

Проект №26 «Вплив фазових та структурних станів на воднево-сорбційні властивості гетерофазних сплавів систем Ti-Fe-Mn та Ti-Zr-Mn-V »

Контактна особа:

д.т.н., проф. Іванченко Володимир Григорович

Teл. +38(044)- 424-12-20

Е-mail: ivanch@ imp.kiev.ua