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

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 11, стр. 1318-1325

Эффект ультразвуковой обработки мембранной фольги сплава Pd–4 ат. % In–1 ат. % Ru: сорбция и водородопроницаемость

В. М. Иевлев 1, *, К. А. Солнцев 1, С. В. Горбунов 1, Н. Р. Рошан 1, В. С. Касьянов 1, Н. Б. Морозова 1, А. И. Донцов 1

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

* E-mail: rnileme@mail.ru

Поступила в редакцию 01.08.2023
После доработки 15.09.2023
Принята к публикации 16.09.2023

Аннотация

Методами циклической вольтамперометрии, оже-электронной спектроскопии и атомно-силовой микроскопии исследовано влияние ультразвуковой обработки поверхности мембранной фольги твердого раствора системы Pd–In–Ru на сорбцию водорода и водородопроницаемость. Показано, что такая обработка приводит к увеличению сорбции водорода в приповерхностный слой фольги при сохранении величины ее водородопроницаемости. Установлено, что ультразвуковая обработка позволяет сохранить без изменений морфологию, состав и структуру фольги.

Ключевые слова: твердый раствор Pd–4 ат. % In–1 ат. % Ru, тонкая фольга, очистка поверхности, ультразвуковая обработка, вольтамперометрия, оже-электронная спектроскопия, атомно-силовая микроскопия, водородопроницаемость

Список литературы

  1. Conde J.J., Marono M., Sanchez-Hervas 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

  2. Paglieri S.N., Way J.D. Innovations in Palladium Membrane Research // Separ. Purif. Rev. 2002. V. 31 P. 1–169. https://doi.org/10.1081/SPM-120006115

  3. Yun S., Oyama S.T. Correlations in Palladium Membranes for Hydrogen Separation: a Review // J. Membr. Sci. 2011. V. 375. P. 28–45. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2011.03.057

  4. Sazali N., Mohamed M.A., Salleh W.N. Membranes for Hydrogen Separation: a Significant Review // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2020. V. 107. P. 1859–1881. https://doi.org/10.1007/s00170-020-05141-z

  5. Ockwig N.W., Nenoff T.M. Membranes for Hydrogen Separation // Chem. Rev. 2007. V. 107. P. 4078–4110. https://doi.org/10.1021/cr0501792

  6. Zhang Y., Zhou Y.J., Lin J.P., Chen G.L., Liaw P.K. Solid-Solution Phase Formation Rules for Multi-Component Alloys // Adv. Eng. Mater. 2008. V. 10. P. 534–538. https://doi.org/10.1002/adem.200700240

  7. Schoots K., Ferioli F., Kramer G.J., B.C.C. van der Zwaan. Learning Curves for Hydrogen Production Technology: an Assessment of Observed Cost Reductions // Int. J. Hydrogen Energy. 2008. V. 33. P. 2630–2645.

  8. Khakurel H., Taufique M.F.N., Roy A., Balasubramanian G., Ouyang G., Cui J., Johnson D.D., Devanathan R. Machine Learning Assisted Prediction of the Young’s Modulus of Compositionally Complex Alloys // Sci. Rep. 2021. V. 11. P. 17149. https://doi.org/10.1038/s41598-021-96507-0

  9. Morreale B.D., Ciocco M.V., Enick R.M., Morsi B.I., Howard B.H., Cugini A.V., Rothenberger K.S. The permeability of hydrogen in bulk palladium at elevated temperatures and pressures // J. Membr. Sci. 2003. V. 212. P. 87–97. https://doi.org/10.1016/S0376-7388(02)00456-8

  10. Grashoff G.J., Pilkington C.E., Corti C.W. The Purification of Hydrogen: a Review of the Technology Emphasizing the Current Status of Palladium Membrane Diffusion // Platin. Met. Rev. 1983. V. 27. P. 157–169.

  11. Ma Y.H., Mardilovich I.P., Engwall E.E. Thin composite palladium and palladiumalloy membranes for hydrogen separation // Ann. N. Y. Acad. Sci. 2003. V. 984. P. 346–360. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2003.tb06011.x

  12. Peters T.A., Kaleta T., Stange M., Bredesen R. Development of Thin Binary and Ternary Pd-Based Alloy Membranes for Use in Hydrogen Production // J. Membr. Sci. 2011. V. 383. P. 124–134. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2011.08.050

  13. Habib M.A., Harale A., Paglieri S., Alrashed F.S., Al-Sayoud A., Rao M.V., Nemitallah M.A., Hossain S., Hussien M., Ali A., Haque M.A., Abuelyamen A., Shakeel M.R., Mokheimer E.M.A., Ben-Mansour R. Palladium-Alloy Membrane Reactors for Fuel Reforming and Hydrogen Production: a Review // Energy Fuels. 2021. V. 35. P. 5558–5593. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c04352

  14. Bosko M.L., Fontana A.D., Tarditi A., Cornaglia L. Advances in Hydrogen Selective Membranes Based on Palladium Ternary Alloys // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. P. 15572–15594. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.02.082

  15. Uemiya S., Kajiwara M., Kojima T. Composite Membranes of Group VIII Metal Supported on Porous Alumina // AIChE J. 1997. V. 43. P. 2715–2723.

  16. Braun F., Tarditi A.M., Miller J.B., Cornaglia L.M. Pd-Based Binary and Ternary Alloy Membranes: Morphological and Perm-Selective Characterization in the Presence of H2S // J. Membr. Sci. 2014. V. 450. P. 299–307. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2013.09.026

  17. Gryaznov M.V., Orekhova N.V. Reactors with Metal and Metalcontaining Membranes // Structured Catalysts and Reactors / Eds. Cybulski Andrej, Moulijn Jacob A. N. Y.: CRC, 2005. P. 435–462.

  18. Burkhanov G.S., Gorina N.B., Kolchugina N.B., Roshan N.R. Palladium-Based Alloy Membranes for Separation of High Purity Hydrogen from Hydrogen-Containing Gas Mixtures // Platin. Met. Rev. 2011. V. 55. P. 3–12. https://doi.org/10.1595/147106711X540346

  19. Petriev I.S., Lutsenko I.S., Voronin K.A., Pushankina P.D., Baryshev M.G. Hydrogen Permeability of Surface-Modified Pd-Ag Membranes at Low Temperatures // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2020. V. 791. P. 012058.

  20. Иевлев В.М., Донцов А.И., Морозова Н.Б., Рошан Н.Р., Сербин О.В., Прижимов А.С., Солнцев К.А. Способы очистки поверхности мембранной фольги твердых растворов на основе палладия // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 10. С. 1117–1122. https://doi.org/10.31857/S0002337X2010005X

  21. Fernandez E., Medrano J.A., Melendez J., Parco M., Viviente J.L., Van Sint Annaland M., Gallucci F., Pacheco Tanaka D.A. Preparation and Characterization of Metallic Supported Thin Pd–Ag Membranes for Hydrogen Separation // Chem. Eng. J. 2016. V. 305. P. 182–190. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.09.119

  22. Uluc A.V., Moa J.M.C., Terryn H., Böttger A.J. Hydrogen Sorption and Desorption Related Properties of Pd-Alloysdetermined by Cyclic Voltammetry // J. Electroanal. Chem. 2014. V. 734. P. 53–60.

  23. Wvarezza R.C., Montemayor M.C., Fatas E. Electrochemical Study of Hydrogen Absorption in Polycrystalline Palladium // J. Electroanal. Chem. 1991. V. 313. P. 291–301.

  24. Морозова Н.Б., Введенский А.В., Максименко А.А., Донцов А.И. Тонкослойная многоцикловая катодно-анодная хроноамперометрия процессов инжекции/экстракции атомарного водорода в металл с учетом стадии фазограничного обмена // Электрохимия. 2018. Т. 54. № 4. С. 395–407. https://doi.org/10.7868/S0424857018040023

  25. Морозова Н.Б., Введенский А.В. Фазограничный обмен и нестационарная диффузия атомарного водорода в металлической пленке I. Анализ токового транциента // Конденсированные среды и межфазные границы. 2015. Т. 17. № 4. С. 451–458.

  26. Gorbunov S.V., Kannykin S.V., Penkina T.N., Roshan N.R., Chustov E.M., Burkhanov G.S. Palladium–Lead Alloys for the Purification of Hydrogen-Containing Gas Mixtures and the Separation of Hydrogen from Them // Russ. Metall. (Met.). 2017. № 1. P. 54–59. https://doi.org/10.1134/S0036029517010050

  27. Иевлев В.М., Прижимов А.С., Донцов А.И. Структура межфазной границы α–β в твердом растворе PdCu // Физика твердого тела. 2020. Т. 62. № 1. С. 53–58.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал