ИСТИНА

Цель настоящей работы - физико-химическое исследование ряда гидридообразующих материалов на основе ИМС, направленное на создание физико-химических основ технологий выделения, хранения и сжатия водорода. В том числе изучение равновесий водород-интерметаллическое соединение в широком интервале давлений и температур и при различных путях подхода к равновесию, исследование факторов, влияющих на продолжительность жизни гидридообразующих материалов при многократном циклическом гидрировании/дегидрировании в различных водородсодержащих газах; сравнительное изучение свойств материалов промышленного назначения и модельных высокочистых интерметаллических соединений лабораторного происхождения. Научная новизна Впервые изучены равновесия водород-интерметаллическое соединение в интервале давлений 0,1-40 МПа и температур 203-523 К. Получены данные давление-температура-состав для систем CexLai-xNi5-yAly - Нг (где х=0-г1; у=0-т0,6), CexLai-xNLjCo - Нг (где х=0,05-Н),7), Tii.xZrxCn.8-yFey - Нг и Tii-xZrxCri.g.yNiy - Нг (где х=0-Ю,2; у=0-г08). Установлено, что увеличение концентрации церия в системах CexLai-xNi5-yAly - Нг и CexLai-xNi4Co - Нг приводит к снижению критической температуры. Впервые обнаружено образование в этих системах гидридкой фазы в метастабильном состоянии при закритических температурах и давлениях. Изучены концентрационная и температурная зависимости химического потенциала в области наклонного плато на изотермах десорбции ИМС-водород, обнаружены критические точки перехода от квазитрёхфазных равновесий к трёхфазным при отрицательных температурах. Предложен экстраполяционный метод расчёта параметров равновесий в системах ИМС-водород в широком интервале давлений и температур. Изучены процессы гидридообразования в системах CexLai-xNi5-yAly - Нг методом дифференциальной сканирующей калориметрии при давлениях до 7 МПа. Установлено, что процессы сорбции/десорбции при х<1 протекают через образование промежуточной гидридной фазы, измерена скорость поглощения водорода при отрицательных температурах. Изучены природа и скорость изменений, происходящих в ИМС и гидридообразующих материалах на их основе при многократном (до 10000 циклов) циклическом гидрировании/дегидрировании (циклировании) в сверхчистом и техническом водороде, причём впервые проведены исследования в условиях термобарического циклирования. Установлено, что в основе этих изменений лежат два процесса: гидрогенолиз и образование кинетически заторможенной гидридной фазы. Впервые изучены особенности поведения ИМС при циклировании в азотоводородной смеси и смесях водорода с пропиленом. Проведено сравнительное изучение свойств материалов промышленного назначения и модельных вьтсокочистых интерметаллических соединений лабораторного происхождения. Практическая ценность работы Данные физико-химических исследований настоящей работы позволяют производить оптимальный подбор гидридообразугошего материала, отвечающего требованиям по температуре и давлению сорбции и десорбции, рассчитывать срок службы, давать рекомендации по размещению материала в технологических аппаратах. Описанные в настоящей работе образование гидридной фазы в метастабильном состоянии при закритических температурах и давлениях и накопление кинетически заторможенной гидридной фазы при длительном циклировании должны приниматься во внимание при разработке накопителей, компрессоров и отделителей водорода. Сравнительное изучение свойств материалов промышленного назначения и модельных высокочистых интерметаллических соединений лгбораторного происхождения открывает возможность для использования упомянутых материалов в промышленной практике. Экстраполяционный метод расчёта параметров равновесий в системах водород-ИМС в широком интервале давлений и температур может быть использован для оценок применимости различных ИМС в технологии термосорбционного сжатия водорода,а также для интенсификации экспериментов по исследованию равноьссий водород-интерметаллическое соединение в широком интервале давлений. Полученные в работе результаты легли в основу конструкторских и технологических разработок ГИАП по установкам выделения, хранения и сжатия водорода для азотной промышленности, электронной промышленности, судостроения. В частности, создана и испытана первая в мире опытно-промышленная установка термосорбционного компрессора-отделителя водорода на Опытном заводе ГИАП г.Видное. На основе материалов настоящей работы разработаны способы получения водорода и гидридная аппаратура, защищенные А.с. СССР № 1593111 МКИ4 С01В 3/00, А.с. СССР № 1613826 МКИ4 F25B 15/16, А.с. СССР № 1621387 МКИ4 С01С 1/04, А.с.СССР № 1788697 МКИ4 С01В 3/00, Патентом СССР 1825551 МКИ* F17C 11/00, Заявкой от 12.04.90. № 4814023/26 МКИ* F17C 11/00, Заявкой от 24.07.90. № 4854842/26 МКИ4 F17C 11/00.