1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 58, № 11, 2022

Неорганические материалы, 2022, T. 58, № 11, стр. 1219-1230

Фазовый комплекс и химическое взаимодействие в трехкомпонентной взаимной системе Li+,Rb+||Br–,${\text{CrO}}_{4}^{{2 - }}$

А. В. Харченко 1, Е. М. Егорова 1, И. К. Гаркушин 1, А. В. Бурчаков 1, *, В. М. Яковлев 2, В. А. Новиков 1

1 Самарский государственный технический университет
443100 Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Россия

2 Самарский государственный университет путей сообщения
443066 Самара, ул. Свободы, 2 В, Россия

* E-mail: turnik27@yandex.ru

Поступила в редакцию 15.04.2022
После доработки 05.09.2022
Принята к публикации 19.09.2022

Аннотация

В работе впервые теоретически и экспериментально изучен фазовый комплекс трехкомпонентной взаимной системы из бромидов и хроматов лития и рубидия. Проведено разбиение фазового комплекса на вторичные фазовые треугольники, получено линейное древо фаз, вершины каждого симплекса которого описывают кристаллизующиеся фазы. С помощью метода ионного баланса описаны химические превращения и спрогнозированы кристаллизующиеся фазы для смесей с заданным составом. На основе данных об элементах огранения построена компьютерная 3D-модель фазового комплекса, получены политермические и изотермические сечения, изотермы поверхности ликвидуса. Методами дифференциального термического анализа и рентгенофазового анализа подтверждена правильность разбиения на симплексы. Экспериментально изучены фазовые равновесия в системе, выявлены состав и температура плавления тройных нонвариантных точек. Состав тройной эвтектики Е3 245 рекомендован для использования в качестве расплавляемого электролита химического источника тока. Доказана адекватность моделирования фазовых равновесий с помощью 3D‑модели при сравнении экспериментальных данных с прогнозируемыми, полученными из модели.

Ключевые слова: метатезис, расплавляемые электролиты для химических источников тока, древо фаз, точка конверсии, моделирование фазовых равновесий, 3D-модель, изотермические и политермические сечения

Список литературы

  1. Ushak S., Fernández A.G., Grageda M. Using Molten Salts and Other Liquid Sensible Storage Media in Thermal Energy Storage (TES) Systems // Advances in Thermal Energy Storage Systems: Methods and Applications. Woodhead Publishing Series in Energy, № 66. 2015. P. 49–63.

  2. Dinker A., Agarwal M., Agarwal G.D. Heat Storage Materials, Geometry and Applications: A Review // J. Energy Inst. 2017. V. 90. № 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.joei.2015.10.002

  3. Onar O.C., Khaligh A. Energy Sources // Alternative Energy in Power Electronics. L.: Butterworths, 2015. P. 81–154.

  4. Мозговой А.Г., Шпильрайн Э.Э., Дибиров М.А. Теплофизические свойства теплоаккумулирующих материалов // Кристаллогидраты: обзоры по теплофизическим свойствам веществ. М.: ТФЦ ИВТАН СССР. 1990. № 2 (82). С. 3.

  5. Лидоренко Н.С., Мучник Г.В., Трушевский С.Н. Аккумулирование плавлением // Наука и жизнь. 1974. № 3. С. 19–21.

  6. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки. М.: Энергоатомиздат, 1991. 254 с.

  7. Ushak S., Vega M., Lovera-Copa J.A. Thermodynamic Modeling and Experimental Verification of New Eutectic Salt Mixtures as Thermal Energy Storage Materials // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2020. V. 209. № 110475. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2020.110475

  8. Бараненко А.В., Кузнецов П.А., Захарова В.Ю., Цой А.П. Применение веществ с фазовыми переходами для аккумулирования тепловой энергии // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 6. С. 990–1000. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2018-18-6-990-1000

  9. Сучков А.Б. Электролитическое рафинирование в расплавленных средах. М.: Металлургия, 1970. 256 с.

  10. Васько А.Т., Ковач С.К. Электрохимия тугоплавких металлов. Киев: Техника, 1983. 160 с.

  11. Великанов А.А. Электролиз сульфидных расплавов как метод переработки сырья в цветной металлургии. Электрохимия и расплавы. М.: Наука, 1974. С. 94–99.

  12. Флюсы и шлаки // Материалы международного семинара (Никополь, 1974). Киев: Наук. думка, 1975. 74 с.

  13. Beneš O., Konings R.J.M. Thermodynamic Properties and Phase Diagrams of Fluoride Salts for Nuclear Applications // J. Fluorine Chem. 2009. V. 130. № 1. P. 22–29. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2008.07.014

  14. Новиков В.М., Слесарев И.С., Алексеев П.Н. Ядерные реакторы повышенной безопасности. М.: Энергоатомиздат, 1993. 384 с.

  15. Carlson F., Davidson J.H. Parametric Study of Thermodynamic and Cost Performance of Thermal Energy Storage Coupled with Nuclear Power // Energy Convers. Manage. 2021. V. 236. P. 114054. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.114054

  16. Дёмина М.А., Егорова Е.М., Гаркушин И.К., Бурчаков А.В., Игнатьева Е.О. Фазовые равновесия в трехкомпонентной системе NaCl–NaBr–Na2CrO4 // Журн. физ. химии. 2021. Т. 95. № 6. С. 955–957. https://doi.org/10.31857/S004445372106008X

  17. Вердиев Н.Н., Гаркушин И.К., Вердиева З.Н., Бурчаков А.В., Кондратюк И.М., Егорова Е.М. Теплоаккумулирующая смесь из галогенидов и хроматов натрия // Теплофизика высоких температур. 2021. Т. 59. № 1. С. 82–85. https://doi.org/10.31857/S0040364421010166

  18. Вердиев Н.Н., Гаркушин И.К., Бурчаков А.В., Вердиева З.Н., Алхасов А.Б., Мусаева П.А., Кондратюк И.М., Егорова Е.М. Фазовые равновесия в системе NaF–NaCl–NaBr–Na2CrO4 // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 11. С. 1243–1251. https://doi.org/10.31857/S0002337X20110159

  19. Харченко А.В., Гаркушин И.К., Егорова Е.М., Новиков В.А. Электролит для химического источника тока: Пат. RU 2 768 250. БИ. № 9.

  20. Бергман А.Г., Бухалова Г.А. Термодинамические взаимоотношения в тройных взаимных системах с комплексообразованием // Изв. Сектора физ.-хим. анализа. 1952. Т. 21. С. 228–249.

  21. Термические константы веществ. Справочник / Под ред. Глушко В.П. М.: ВИНИТИ, 1981. Вып. X. Ч. 1. 300 с.

  22. Термические константы веществ. Справочник / Под ред. Глушко В.П. М.: ВИНИТИ, 1981. Вып. Х. Ч. 2. 300 с.

  23. Бурчаков А.В., Дворянова Е.М. Анализ ряда двухкомпонентных систем Li2CrO4–M2CrO4 (M=Na, K, Rb, Cs) и экспериментальное исследование системы Li2CrO4–Rb2CrO4 // Тез. докл. XXXVII Самарск. обл. студ. науч. конф. Самара. 2011. С. 189.

  24. Ильясов И.И., Авранов М.Д., Грудянов И.И. Ликвидус системы LiBr–RbBr // Журн. неорган. химии. 1975. Т. 20. № 1. С. 232–234.

  25. Искандаров К.И., Литвинов Ю.Г., Ильясов И.И. Тройная система Li,Rb,Cs//Br // Журн. неорган. химии. 1976. Т. 21. № 7. С. 1990–1992.

  26. Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Петров А.С., Анипченко Б.В. Фазовые равновесия в системах с участием метаванадатов некоторых щелочных металлов. М.: Машиностроение-1, 2005. 118 с.

  27. Топшиноева З.Н., Бухалова Г.А., Мирсоянова Н.Н. Двойная система RbBr–Rb2CrO4 // Журн. неорган. химии. 1976. Т. 21. № 1. С. 283.

  28. Радищев В.П. Многокомпонентные системы: Деп. в ВИНИТИ АН СССР. 1963. № 1516-63. С. 502.

  29. Терминология физико-химического анализа / Под ред. Кузнецова Н.Т. М.: ЛЕНАНД, 2017. 48 с.

  30. Бурчаков А.В., Гаркушин И.К., Кондратюк И.М., Егорова Е.М., Милов С.Н. Моделирование фазового комплекса трехкомпонентной взаимной системы Na+,Sr2+||Cl–,${\text{WO}}_{4}^{{2 - }}$ // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 7. С. 911–920. https://doi.org/10.31857/S0044457X2107004710.31857/S0044457X21070047

  31. Бурчаков А.В., Гаркушин И.К., Милов С.Н., Калинина И.П. Модель фазового комплекса трехкомпонентной взаимной системы Na+,Sr2+||${\text{WO}}_{4}^{{2 - }}$,${\text{MoO}}_{4}^{{2 - }}$ // Бутлеровские сообщения. 2019. Т. 59. № 8. С. 103–115.

  32. Уэндландт У. Термические методы анализа. М.: Мир, 1978. 528 с.

  33. Егунов В.П., Гаркушин И.К., Фролов Е.И., Мощенский Ю.В. Термический анализ и калориметрия. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2013. 457 с.

  34. Wagner M. Thermal Analysis in Practice: Fundamental Aspects. East Brunswick: Hanser, 2018. P. 158–161.

  35. Ковба Л.М. Рентгенография в неорганической химии. М.: Изд-во МГУ, 1991. 256 с.

  36. Уманский Я.С., Скаков Ю.А. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982. 632 с.

  37. Kharchenko A.V., Egorova E.M., Garkushin I.K. Study of Phase Equilibria in the Li2CrO4–RbBr Quasi-binary System // XVI Int. conf. on Thermal Analysis and Calorimetry in Russia RTAC-2020. M. 2020. P. 97.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал