1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 59, № 11, 2023

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 11, стр. 1326-1331

Процессы адгезии/декогезии на поверхности палладиевых мембран

О. В. Акимова 1, *, А. В. Овчаров 2, С. В. Горбунов 3

1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 2, Россия

2 Научный исследовательский центр “Курчатовский институт”
123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия

3 Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук
119334 Москва, Ленинский пр., 49, Россия

* E-mail: akimova@physics.msu.ru

Поступила в редакцию 30.06.2023
После доработки 25.11.2023
Принята к публикации 27.11.2023

Аннотация

Методами растровой электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии изучены процессы адгезии/декогезии для поверхности плотных металлических диффузионных мембран при прямом контакте с водородом. Элементный состав исследуемых образцов – Pd93Y7, Pd100 –хPbх (х = 5, 20) и Pd94Ru6 (мас. %). Выявлена эмиссия свинца с поверхности мембран Pd100 –хPbх и адгезия его к поверхности мембран Pd93Y7. Адгезия частиц иттрия к поверхности мембран палладий–свинец не установлена. Поверхность образцов состава Pd94Ru6 показала устойчивость к процессам адгезии/декогезии.

Ключевые слова: сплавы на основе палладия, водород, растровая электронная микроскопия, энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия

Список литературы

  1. Burkhanov G.S., Gorina N.B., Kolchugina N.B., Roshan N.R. Palladium – Based Alloy Membranes for Separtion of High Purity Hydrogen from Hydrogen – Containing Gas Mixtures // Platinum Met. Rev. 2011. V. 55. № 1. P. 3–12.

  2. Knapton A.G. Palladium Alloys for Hydrogen Diffusion Membranes // Platinum Met. Rev. 1977. V. 21. P. 44–50.

  3. Al-Mufachi N.A., Rees N.V., Steinberger-Wilkens R. Hydrogen Selective Membranes: A Review of Palladium-Based Dense Metal Membranes // Renewable Sustainable Energy Rev. 2015. V. 47. P. 540–551.

  4. Brian D. Adams, Chen A. The Role of Palladium in Hydrogen Economy // Mater. Today. 2011. V. 14. P. 282–290. https://doi.org/10.1016/S1369-7021(11)70143-2

  5. Sharma B., Kim J.-S. Pd/Ag Alloy as an Application for Hydrogen Sensing // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. P. 2544–25452. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.08.142

  6. Gallucci F., Medrano J.A., Fernandez E., Melendez J., Annal M. van Sint, Pacheco-Tanaka D.A. Advances on High Temperature Pd-Based Membranes and Membrane Reactors for Hydrogen Purification and Production // J. Membr. Sci. Res. 2017. V. 3. P. 142–156. https://doi.org/10.22079/jmsr.2017.23644

  7. Бурханов Г.С., Кореновский Н.Л., Клюева Н.Е., Гусев А.В., Корнев Р.А. Извлечение водорода из сбросовой смеси кремниевого производства с использованием металлических мембран из сплавов на основе палладия // Перспективные материалы. 2007. № 3. С. 62–68.

  8. Conde J.J., Maroño M., Sánchez-Hervás J.M. Pd-Based Membranes for Hydrogen Separation: Review of Alloying Elements and Their Influence on Membrane Properties // Sep. Purif. Rev. 2017. V 46. P. 152–177. https://doi.org/10.1080/15422119.2016.1212379

  9. Горбунов С.В., Канныкин С.В., Пенкина Т.Н., Рошан Н.Р., Чистов E.M., Бурханов Г.С. Сплавы палладия со свинцом для очистки и выделения водорода из водородсодержащих газовых смесей // Металлы. 2017. № 1. С. 63–69.

  10. Miyamoto M., Tokiwa M., Oumi Y., Uemiya Sh. Effect of Adhesion of Metals on Deterioration of Pd and Pd Alloy Membranes // J. Alloys Compd. 2013. V. 577. P. 445–450. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.06.034

  11. Rakesh K. Joshi, Subramanian Krishnan, Mashamichi Yoshimura, Ashok Kumar. Pd Nanoparticles and Thin Films for Room Temperature Hydrogen Sensor // Nanoscale Res. Lett. 2009. V. 4. P. 1191–1196. https://doi.org/10.1007/s11671-009-9379-6

  12. Vanotti M., Blondeau-Patissier V., Moutarlier V., Ballandras S. Analysis of palladium and yttrium–palladium alloy layers used for hydrogen detection with SAW device // Sens. Actuators, B. 2015. V. 217. P. 30–35. https://doi.org/10.1016/j.snb.2015.02.049

  13. Буснюк А.О., Ноткин М.Е., Григориади И.П., Алимов В.Н., Лившиц А.И. Термическая деградация палладиевого покрытия водородопроницаемых мембран из ниобия // ЖЭТФ. 2010. Т. 80. № 1. С. 11–19.

  14. Gabitto J.F., Tsouris C. Sulfur Poisoning of Metal Membranes for Hydrogen Separation // Int. Rev. Chem. Eng. 2009. V. 1. № 5. P. 394–411.

  15. Akimova O.V., Tereshina I.S., Kaminskaya T.P. Effect of Doping Atoms in the Surface Morphology of Dense Palladium-Based Diffusion Membrane-Filters // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 2103. P. 0112228. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2103/1/012228

  16. Akimova O.V., Svetogorov R.D., Gorbunov S.V. Effect of Pb Small Additives on the Phase Composition and Microstructure Pd-Based Membrane Alloys // Key Eng. Mater. 2022. V. 910. P. 767–772. https://doi.org/10.4028/p-j60795

  17. Акимова О.В., Велигжанин А.А., Светогоров Р.Д. Кинетика структурной эволюции диффузионных фильтров системы Pd-Y после гидрирования // Поверхность. Рентген., синхр. и нейтр. исследования. 2020. № 9. С. 3–11.

  18. Akimova O.V., Svetogorov R.D., Ovcharov A.V., Roshan N.R. The Structure Stability of Metal Diffusion Membrane-Filters in the Processes of Hydrogen Absorption/Desorption // Membranes. 2022. V. 12. P. 1132. https://doi.org/10.3390/membranes12111132

  19. Акимова О.В., Рошан Н.Р., Горбунов С.В. Исследование абсорбции водорода мембранными фильтрами системы Pd–Pb // Матер. междунар. науч.-практ. конф. “Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2022”. Симферополь: Изд. дом КФУ. С. 8–16.

  20. Kanaya K., Okayama S. Penetration and Energy Loss Theory of Electrons in Solid Targets // J. Phys. D: Ap-pl. Phys. 1972. V. 5. P. 43–58. https://doi.org/10.1088/0022-3727/5/1/308

  21. Fort D., Harris I.R. The Physical Properties of Some Palladium Alloy Hydrogen Diffusion Membrane Materials // J. Less-Common Met. 1975. V. 41. P. 313–327.

  22. Акимова О.В., Велигжанин А.А. Влияние отжига на структурное состояние металлических диффузионных фильтров-мембран на основе палладия // ФММ. 2019. Т. 120. С. 1050–1057.https://doi.org/10.1134/S00153230 19080023

  23. Malyshev O.B., Valizadeh R., Hannah A.N. Pumping and Electron-Stimulated Desorption Properties of a Dual-Layer Nonevaporable Getter // J. Vac. Sci. Technol., A. 2016. V. 34. P. 061602. https://doi.org/10.1116/1.4964612

  24. Акимова О.В., Каминская Т.П., Попов В.В., Горбунов С.В. Морфология поверхности плотных мембранных фильтров на основе палладия с различными легирующими элементами // Матер. 6-й Междунар. науч.-техн. конф. “Живучесть и конструкционное материаловедение”. М.: ИМАШ РАН, 2022. С. 7–10.

  25. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. М.: Машиностроение. Т. 3. Кн. 1. 873 с.

  26. Iida T., Yamazaki Y., Kobayashi T., Iijima Y., Fukai Y. Enhanced Diffusion of Nb in Nb–H Alloys by Hydrogen-Induced Vacancies // Acta Mater. 2005. V. 53. P. 3083–3089. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2005.02.049

  27. Smigelskas A.D., Kirkendall E.O. Zink Diffusion in Alfa Brass // Trans. AIME. 1947. V. 171. P. 130–142.

  28. Seitz F. On the Porosity Observed in the Kirkendall Effect // Acta Metall. 1953. V. 1. P. 355–369.

  29. Balluffi R.W., Seigle L.L. Effect of Grain Boundaries upon Pore Formation and Dimensional Changes During Diffusion // Acta Metall. 1955. V. 3. P. 170–177.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал