1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Расплавы
  4. № 6, 2023

Расплавы, 2023, № 6, стр. 624-633

Два типа воздействия галлия на алюминий

В. М. Скачков a, *, Л. А. Пасечник a, С. А. Бибанаева a, И. С. Медянкина a, Н. А. Сабирзянов a

a Институт химии твердого тела УрО РАН
Екатеринбург, Россия

* E-mail: skachkov@iyim.uran.ru

Поступила в редакцию 26.03.2023
После доработки 01.08.2023
Принята к публикации 05.08.2023

Аннотация

Исследовано влияние галлия на алюминий при их сплавлении в пределах растворимости галлия, для выявления влияния на свойства. Экспериментально определена скорость коррозии сплавов алюминия с 1, 2 и 5 ат. % содержанием галлия, которая составила 0.001, 0.00101 и 0.00062 г/м2 · ч соответственно, что меньше, чем у чистого алюминия марки А99 – 0.0016 г/м2 · ч. Определена скорость растворения этих сплавов в кислой и щелочной среде. Рентгенофазовый анализ показал однородность полученных сплавов. Изучена морфология сплавов алюминия с галлием, после воздействия агрессивной среды – раствор соляной кислоты. Показана возможность получения водорода и наноразмерного глинозема путем разложения воды активированным галлиевым сплавом алюминия. Активации галлиевым сплавом поверхности алюминия исходит согласно эффекту Ребиндера, в статье представлена морфология поверхности алюминия, обработанного сплавом Ga–Sn, наглядно демонстрирующая данный эффект. При использовании металлического галлия в контакте с алюминием для начала взаимодействия требуется нагрев до температуры выше 30°С (температура плавления галлия 29.7°С), температура плавления эвтектического состава 92Ga–8Sn – 20.0°С, что позволяет взаимодействию начинаться при комнатной температуре. При температурах около 4°С активированный алюминий может храниться длительное время. Качество водорода, полученного разложением воды должно быть выше, чем полученного за счет крекинга, а по стоимости близок к хорошо отработанной технологии электролиза воды и не более чем в 2 раза превышает стоимость его синтеза в результате крекинга углеводородов. Галлий и его жидкие сплавы нетоксичны, почти не взаимодействуют с водой, активируют алюминий, не позволяя образоваться защитной оксидной пленке, проникают в межзеренное пространство и алюминий легко вступает во взаимодействие с водой, образуя водород и гидроксид алюминия.

Ключевые слова: алюминий, водород, галлий, сплав, коррозия, активация

Список литературы

  1. Meroueh L., Eagar T.W., Hart D.P. // ACS Applied Energy Materials. 2020. 3. № 2. P. 1860–1868. https://doi.org/10.1021/ACSAEM.9B02300

  2. Meroueh L., Neil L., Eagar T.W., Hart D.P. // ACS Applied Energy Materials. 2021. 4. № 1. P. 275–285. https://doi.org/10.1021/acsaem.0c02175

  3. Virendrakumar G., Deonikar, Hern Kim. // Applied Surface Science. 2022. 578. P. 152054. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.152054

  4. Gabriella Amberchan, Isai Lopez, Beatriz Ehlke et al. // ACS Applied Nano Materials. 2022. 5. № 2. P. 2636–2643. https://doi.org/10.1021/acsanm.1c04331

  5. Sheng P., Zhang S., Yang J., Guan C., Li J., Liu M., Pan W., Wang Y. // International Journal of Energy Research. 2021. 45. № 6. P. 9627–9637. https://doi.org/10.1002/er.6486

  6. Яценко С.П., Скрябнева Л.М., Шевченко В.Г. Способ получения водорода и химический реактор для его осуществления. Пат. 2397141 РФ. МПК С01В 3/08, В01J 7/00. Опубл. 20.08.2010, Бюл. № 23.

  7. Яценко С.П., Скачков В.М., Шевченко В.Г. Получение водорода разложением воды активированным алюминием // Журн. прикладной химии. 2011. 84. № 1. С. 35–38.

  8. Stojic D.L., Marceta M.P., Sovilj S.P., Miljanic S.V.S. // J. Power Sources. 2003. 118. № 12. P. 315–319. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(03)00077-6

  9. Powder Diffraction File JCPDS-ICDD PDF-2 (Set 1–47). (Release, 2016). Available at: www.url: https://www.icdd.com/pdf-2/ (дата обращения 25.05.2021).

  10. Филатов А.А., Суздальцев А.В., Молчанова Н.Г., Панкратов А.А., Зайков Ю.П., Останина Т.Н. Коррозионное поведение сплавов и лигатур Al–Zr в растворе NaСl // Бутлеровские сообщения. 2018. 55. № 8. С. 109–115.

  11. Исследование влияния примесей, сопутствующих алюминию при его получении, на технологические свойства слитков из алюминия, деформируемых сплавов и регламентация содержания галлия, лития, кальция и скандия в алюминиевых сплавах. НИР. Шифр работы: 1139-020. ВНТИЦ. 1987. Инв. № 59 955 (рег. № 0285. 0 079282).

  12. Малкин А.И. Закономерности и механизмы эффекта Ребиндера // Коллоидный Журн. 2012. 74. № 2. С. 239–256.

  13. Яценко С.П., Пасечник Л.А., Скачков В.М., Рубинштейн Г.М. Галлий: Технологии получения и применение жидких сплавов: Монография. М.: РАН, 2020.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Расплавы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал