Исследование газотранспортных характеристик тонкопленочных мембранных материалов на основе сплавов палладия
Ключевые слова:
сплавы на основе палладия, палладий-медны мембраны, палладий-серебряные мембраны, палладийсодержащие мембраны, водородопроницаемость, водородные переносчикиАннотация
Разработаны цельнометаллические тонкопленочные мембранные материалы на основе сплавов палладия, а именно Pd-40%Cu, Pd-23%Ag, Pd-25%Cu-5%Au. Тонкие пленки были получены методом расплава в электродуговой печи в атмосфере аргона с последующим холодным прокатом до толщины 20–30 мкм. Легирование палладия другими металлами при создании тонкопленочных мембранных материалов позволяет решить проблему водородного охрупчивания, а также снизить стоимость конечного продукта. Данные разработанные тонкопленочные материалы исследовались в процессах получения высокочистого водорода в качестве мембран. Установлено, что мембраны на основе сплава Pd-Ag обладают наивысшей плотностью потока водорода, что предположительно связано с упорядочением твердого раствора с образованием β-фазы с менее плотной кристаллической решеткой, по сравнению с ГЦК решеткой α-фазы. Численные значения плотности потока для Pd-23%Ag мембран составляют до 24.8 ммоль/с м2, что до 2.6 раз выше по сравнению с чистым палладием. Не менее высокой плотностью потока 11.3 ммоль/с м2 образцы, изготовленные из Pd-40%Сu сплава. Наименьшими показателями обладал сплав Pd-25%Cu-5%Au плотность потока водорода составила 5.4 ммоль/с м2. Установлено, что легирование палладия другими металлами приводит не только к улучшению прочностных характеристик тонкопленочных мембранных материалов, но и значительно увеличивает их газотранспортные характеристики. Данные разработанные мембранные материалы смогут стать основой для диффузионных фильтров в реакторах парового риформинга углеводородов.
Метрики
Библиографические ссылки
ГОСТ
1. A review on the role, cost and value of hydrogen energy systems for deep decarbonisation / D. Parra, L. Valverde, F.J. Pino, M. Patel // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2019. – Vol. 44. – P. 279-294. DOI: 10.1016/j.rser.2018.11.010.
2. Hydrogen energy, economy and storage: Review and recommendation / J.O. Abe, A.P.I. Popoola, E. Ajenifuja, O.M. Popoola // International Journal of Hydrogen Energy. – 2019. – Vol. 44, Issue 29. –P. 15072-15086. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2019.04.068.
3. Natural gas–ammonia dual-fuel combustion in spark-ignited engine with various air–fuel ratios and split ratios of ammonia under part load condition/ O. Sechul, P. Cheolwoong, K. Seonyeob, et al. // Fuel. – 2021. – Vol. 290. – P. 120095. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.120095.
4. Collectable Single Pure-Pd Metal Membrane with High Strength and Flexibility Prepared through Electroplating for Hydrogen Purification / N. Endo, Y. Kaneko, N. Dezawa et al. // Inorganics. – 2023. – Vol. 11, Issue 3. – P. 111. DOI: 10.3390/inorganics11030111
5. Филиппов С. П., Ярославцев А. Б. Водородная энергетика: перспективы развития и материалы // Успехи химии. – 2021. – Т. 90. № 6. – С. 627–643. EDN: YBZBHB. DOI: 10.1070/RCR5014?locatt=label:RUSSIAN
6. Paglieri S.N., Way J.D. Innovations in palladium membrane research // Separation and Purification Reviews. – 2002. – Vol. 31, Issue 1. – P. 1–169. DOI: 10.1081/SPM-120006115.
7. Kikuchi E. Membrane reactor application to hydrogen production // Catalysis Today. – 2000. – Vol. 56, Issue 1-3. – P. 97–101. DOI: 10.1016/S0920-5861(99)00256-4.
8. Advances in hydrogen selective membranes based on palladium ternary alloys / L. Bosko, A.D. Fontana, A. Tarditi, L. Cornaglia // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – Vol. 46, Issue 29. – P.15572-15594. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2021.02.082.
APA
1. Parra, D., Valverde, L., Pino, F. J., & Patel M. (2019). A review on the role, cost and value of hydrogen energy systems for deep decarbonisation. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 44, 279-294. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.11.010.
2. Abe, J.O., Popoola, A.P.I., Ajenifuja, E., & Popoola O.M. (2019). Hydrogen energy, economy and storage: Review and recommendation. International Journal of Hydrogen Energy, 44(29) , 15072-15086. DOI: http://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.04.068.
3. Oh, S., Park, C., Kim, S., Kim, Y., Choi, Y., & Kim C. (2021). Natural gas–ammonia dual-fuel combustion in spark-ignited engine with various air–fuel ratios and split ratios of ammonia under part load condition. Fuel, 290, 120095. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.120095.
4. Endo, N., Kaneko, Y., Dezawa, N., Komo, Y., & Higuchi M. (2023). Collectable Single Pure-Pd Metal Membrane with High Strength and Flexibility Prepared through Electroplating for Hydrogen Purification. Inorganics, 11(3) , 111. DOI: 10.3390/inorganics11030111
5. Filippov, S. P., & Yaroslavtsev, A. B. (2021). Hydrogen energy: Development prospects and materials. Russian chemical reviews, 90(6) , 627-643. https://doi.org/10.1070/RCR5014
6. Paglieri S.N., Way J.D. Innovations in palladium membrane research // Separation and Purification Reviews. – 2002. – Vol. 31, Issue 1. – P. 1–169. DOI: 10.1081/SPM-120006115.
7. Kikuchi, E. (2000). Membrane reactor application to hydrogen production. Catalysis Today, 56(1-3) , 97–101. DOI: 10.1016/S0920-5861(99)00256-4.
8. Bosko, L., Fontana, A. D., Tarditi, A. , & Cornaglia L. Advances in hydrogen selective membranes based on palladium ternary alloys. International Journal of Hydrogen Energy, 46(29) , 15572-15594. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2021.02.082.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
URN
Лицензия
Copyright (c) 2024 Андреев Г.А., Пушанкина П.Д., Симонов А.И., Петриев И.С.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
