Модифицирование поверхности титана и алюминия в водных фосфатмолибдатных растворах для повышения гидридаккумулирующих свойств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.03, кандидат наук Хуссейн Хуссейн Али Мохамед

• Хуссейн Хуссейн Али Мохамед
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Хуссейн Хуссейн Али Мохамед

Введение

Глава 1. Обзор научно-технической литературы

1.1 Гидридообразование металлов и сплавов в свете решения проблем получения и хранения водорода

1.2 Особенности процесса гидридообразования и накопления водородной энергии в условиях работы водных электрохимических систем

1.3 Гидридообразующие сплавы (твердые растворы, интерметаллические соединения): механизм, кинетика, свойства и перспективы применения для аккумулированияводорода

1.4 Перспективы развития водородной энергетики на основе титана, алюминия и их сплавов с молибденом, иммобилизация полиэлектролитных

комплексов из раствора в пленки проводящих полимеров

Глава 2. Методика эксперимента

2.1 Обоснование выбора объектов исследования

2.1.1 Титан (Л)

2.1.2 Алюминий (Л1)

2.1.3 Молибдат натрия (Na2MoO4)

2.1.4 Фосфорная кислота (HзPO4)

2.1.6 Диметилсульфоксид (ДМСО)

2.2 Подготовка поверхности рабочих электродов к эксперименту

2.3 Приготовление растворов электролитов

2.4 Элeктрoхимичeские методы исслeдовaния

2.4.1 Потенциостатический метод

2.4.2 Метод гальваностатических кривых

2.4.3 Метод потенциодинамических кривых

2.4.4 Метод электрохимического импеданса

2.4.5 Метод бестоковой хронопотенциометрии

2.5 Физикo-химичeские мeтoды иccледoвания

2

2.5.1. Рентгенофазовый анализ

2.5.2. Методика анализа морфологии поверхности модифицированных образцов титана и алюминия

2.5.3. Масс-спектрометрия вторичных ионов (ВИМС)

2.5.4. Методика определения элементного состава модифицированных образцов

2.5.5. Методика исследования микротвердости

2.5.6. Определение краевого угла смачивания

2.5.7. Измерение рН8 приэлектродного слоя

2.6. Определение погрешности измерений

Глава 3. Результаты эксперимента

3.1 Диффузионно-кинетические характеристики процесса электрохимического модифицирования гидридообразующих металлов (титана и алюминия) в водных растворах полиоксомолибдатных и полиоксофосфатмолибдатных комплексов в потенциостатическом режиме комплексов

3.2 Поляризационные характеристики Ti и Al электродов при их катодной обработке в гальваностатическом режиме

3.3 Влияние органического биополимера хитозана на электрохимическое поведение титана и алюминия в водных растворах гетерополиоксофосфат-молибдатных комплексов

3.4 Элементный состав поверхностных слоев, формирующихся на титане, при катодной обработке в хитозансодержащих водно диметилсульфоксидных растворах фосфатмолибдатного раствора электролита

3.5 Защитные свойства модифицированных ионопроводящих слоев сформированных на Ti и Al электродах

3.6 Технологические рекомендации по изготовлению матричной многокомпонентной электрохимической системы

Заключение

3

Условные обозначения и сокращения

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модифицирование поверхности титана и алюминия в водных фосфатмолибдатных растворах для повышения гидридаккумулирующих свойств»

Введение

Наблюдаемое в последнее время истощение невозобновляемых источников энергетических ресурсов, вредные последствия их использования все более остро ставят проблему поиска экологически чистых, работающих в любое время, в любых условиях эксплуатации и способных к возобновлению без особых экономических и технологических затрат. Один из возможных вариантов решения этой проблемы - это использование водородной энергии.

К сожалению, водород не является первичным источником энергии. Более 90% водорода получают как вторичный продукт на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях, а также на предприятиях, занимающихся добычей и переработкой природного газа, на которых проблема экологической чистоты производства не решена.

Весьма эффективным в этой связи может оказаться переход на технологии получения водорода путем прямого электролиза возобновляемых источников, (например, воды, водных растворов), как наиболее экологически чистых и, следовательно, безопасных с использованием в качестве материала электродов гидридообразующих металлов и сплавов.

Степень разработанности темы. Изучению проблемы генерирования, накопления и хранения водорода путем электрохимической обработки гидридообразующих металлов (РЗЭ, никель, магний, алюминий, титан, молибден и др.) посвящено достаточно много работ (Петрий О.А., Тарасов В.П., Кузнецов В.В, Попова С.С., Ibrahim Dineer, Stanford I.M, Lu Z и др), среди которых заслуживают особого внимания технологии получения водорода, основанные на механизме электрохимического накопления водорода в обьеме металла по методу катодного внедрения, в основе которого лежат классические представления (Кабанов Б.Н., Астахов А.И., Львов А.Л., Попова С.С., и др.) об участии в электрохимической реакции вакансии на поверхности на межфазной границе электрод/электролит и в объеме металла электрода.

Возможность такой реакции определяется не только природой металла, но и составом, и свойствами электролита. Несмотря на большое количество работ по этому направлению, остаются нерешенными вопросы, повышения выхода по току и выбора потенциала внедрения водорода, повышения экологичности, интенсификации производства и др.

Цель диссертационной работы - разработка способа модифицирования поверхности гидридообразующих металлов (Т1, А1) для электрохимического генерирования и аккумулирования водорода.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

1. исследовать электрохимическое поведение титана и алюминия, как гидридообразующих металлов в водных растворах фосфорной кислоты в смеси с добавками молибдата натрия и хитозана методом катодного внедрения в потенциостатическом и гальваностатическом режимах;

2. изучить состав и свойства катодно модифицированного поверхностного слоя на Т и А1 электродах;

3. изучить кинетические закономерности процесса катодного модифицирования Т электрода в водноорганических растворах;

4. выявить закономерности поведения модифицированного электрода в циклическом потенциодинамическом режиме в изучаемых электролитах;

5. разработать технологические рекомендации модифицирования поверхности Т и А1 электродов для генерации и аккумулирования водорода.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлено, что уже в отсутствие поляризующего тока на Ть и А1-электродах имеет место совместная адсорбция полимерных гетероядерных оксофосфатмолибдатов и фосфатных комплексов хитозана.

2. Исследована морфология поверхности модифицированных элекродов. Обнаружено, что поверхностные модифицированные слои представляют собой полимерные образования волокновой структуры, обладающие

проводимостью по катионам щелочного металла и водорода и высокой обратимостью при циклировании в потенциодинамическом режиме.

3. Проведён анализ элементного состава и структуры модифицирующих слоев. Согласно полученным результатам элементного анализа, все компоненты раствора участвуют в их образовании.

4. Показано , что наряду, с ионной проводимостью по катионам (Н+, №+) такие слои обладают коррозионной стойкостью и высокими защитными свойствами в исследованной области потенциалов -3...+3 В. Зафиксированы два предельных диффузионных тока в водородной области, обусловленные различной скоростью диффузии катионов водорода и натрия по ионопроводящим волокнам модифицирующего слоя и, соответственно, их накопления (аккумулирования) на границе раздела фаз.

5. Анализ элементного состава модифицированных электродов позволил высказать предположение, что реакция генерирования водорода протекает непосредственно на внутренней границе раздела фаз Ме / сформированный слой по вакансионному механизму.

6. Сопоставление диффузионно-кинетических характеристик процессов внедрения водорода и натрия в титан (алюминий) при катодной обработке в водных хитозансодержащих растворах смеси Н3Р04 и №2Мо04 позволяет предложить их в качестве материала катода для водород-генерирующего устройства, благодаря удачному сочетанию их защитных, физико-механических и электрохимических свойств.

Теоретическая и практическая значимость работы Полученные данные являются новым существенным вкладом в теорию метода катодного внедрения. Результаты исследования позволили предложить новые методические подходы к решению проблемы направленного электрохимического модифицирования состава, структуры и свойств водородгенерирующих материалов и устройств из гидридообразующих металлов и их сплавов для хранения водорода.

Сформулированы технологические рекомендации для технологии получения материала на основе титана и (или) алюминия, обеспечивающего возможность реализации процессов генерации и аккумулирования водорода при температурах, близких к стандартной (25 ±2 0С), путем предварительного электрохимического модифицирования их поверхности по методу катодного внедрения. Предложена электрохимическая ячейка, позволяющая осуществлять генерацию и накопление водорода.

Методы и методологические основы исследования Научной и методологической основой установления влияния состава элекролита, природы компонентов раствора, их взаимодействия в обьеме раствора и на межфазной границе на кинетические эффекты внедрения водорода в водородгенерющие металлы (Т1, А1) послужило обобщение теоретических разработок ведущих отечественных и зарубежных ученых. В качестве конкретного инструментария использованы приборы и методы, базирующиеся на фундаментальных положениях электрохимии и электрохимической технологии, статистической обработке первичной информации, анализе литературных данных, методах математических расчетов кинетических характеристик электрохимических систем. На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Влияние состава электролита, потенциала и длительности катодной поляризации в потенциостатическом и гальваностатическом режимах на характеристики процесса модифицирования поверхностного слоя Т и А1 электродов.

2. Состав и свойства катодно модифицированного поверхностного слоя на гидридобразующих металлах: морфология, элементный состав, смачиваемость, микротвердость, проводимость.

3. Кинетические закономерности катодного модифицирования поверхности Тьэлектрода в водноорганических растворах.

4. Технологические рекомендации по модифицированию

гидридобразующих металлов для генерации и аккумулированию водорода.

8

Степень достоверности результатов проведенных исследований

Достоверность исследований подтверждается использованием комплекса современных экспериментальных измерений и всесторонним анализом структуры и свойств полученных материалов с помощью высокоточной поверенной и аттестованной контрольно-измерительной аппаратуры, комплекса современных методов исследования, их всесторонним анализом и корректной статистической обработкой. Результаты теоретических и экспериментальных исследований не противоречат уже существующим работам.

Апробация результатов исследования

Результаты диссертационного исследования докладывались на: III Международной научной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы теории и практики электрохимических процессов» (г. Энгельс, 2017 г.); XV Международной конференции «Актуальные проблемы преобразования энергии в литиевых электрохимических системах» (г. Санкт-Петербург, 2018 г.); XIX Всероссийском Совещании с международным участием «Электрохимия органических соединений» ЭХОС-2018 (г. Новочеркасск, 2018 г.); VIII Всероссийской конференции с международным участием «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах» ФАГРАН - 2018 (г. Воронеж, 2018 г.); V Международной научно-практической конференции «Теория и практика современных электрохимических производств» (г. Санкт-Петербург, 2018 г.); XXIX Российской молодёжной научной конференции с международным участием «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (г.Екатеринбург ,2019 г); VIII Международной конференции «Композит - 2019» (г.Энгельс, 2019г); XXIV Международной конференции Взаимодействие ионов с поверхностью «ВИП-2019» (г. Москва, 2019 г), XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (г Санкт-Петербург, 2019 г); X Международной научной конференции, «Современные методы в

теоретической и экспериментальной электрохимии» (г. Плес, 2019 г.); XII

9

Всероссийской школе конференциимолодых ученых «Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем» (г. Иваново, 2019 г); II Всероссийской конференции «Химия биологически активных веществ» с международным участием (г. Саратов, 2019 г). IV Международной научной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы теории и практики электрохимических процессов» (г. Энгельс, 2020 г.) ; I международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы современной науки, технологии и образования» (г. Энгельс, 2020 ).

Глава 1. Обзор научно - технической литературы

1.1 Гидридообразование металлов и сплавов в свете решения проблем

получения и хранения водорода

Рост населения мира и естественное стремление к поиску новых эффективных решений в области создания технологий, обеспечивающих повышение экономического уровня жизни, являются основными причинами повышенного спроса на энергию [1, 2]. Интенсивное использование в последние десятилетия природных ресурсов (невозобновляемых источников) сопровождается значительным загрязнением атмосферы, изменением климата Земли [3 - 5]. Решение этой важнейшей технологической проблемы 21-го века, невозможно без одновременного решения проблемы создания энергоносителей, обеспечивающих снижение загрязнения планеты отходами производства. В этом плане наибольший интерес представлеяют успехи в области водородной энергетики [6]. Это объясняется прежде всего уникальными особенностями физико - химических свойств водорода. Водород является энергоносителем, способным полностью удовлетворить потребности производства, так как при сгорании на воздухе производит энергию и превращается в чистую воду. Использование такого уникального возобновляемого источника энергии в различных технических приложениях привлекло внимание ученых и технологов еще в 19 веке. В настоящее время работы в направлении получения и использования водорода развиваются быстрыми темпами [7 - 15]. Перспективным является направление, основанное на использовании особых физико - химических свойств водорода и гидридов металлов.

Высокая теплопроводность, сравнимая с теплопроводностью металлов,

самые высокие гравиметрические и объемные характеристики по энергии

(таблица 1.1), наивысший показатель содержания тепла на единицу массы

среди всех традиционных видов топлива (таблица 1.2), обеспечивает выход

11

энергии 122 кДж/г, что в 2,75 раза больше, чем углеводородное топливо, такие как нефть и уголь. [10, 16-18].

Таблица 1.1 - Гравиметрические и объемные плотности энергии ряда

топлив [12]

Вид топлива Энергия на килограмм (МДж кг - 1) Энергия на литр (МДж л - 1)

Водород (жидкий) 143 10.1

Водород (сжатый,700 бар) 143 5.6

Водород (при атмосферном давлении) 143 0.0107

Метан (при атмосферном давлении) 55.6 0.0378

Природный газ (жидкий) 53.6 22.2

Природный газ (сжатый, 250 бар) 53.6 9

Природный газ 53.6 0.0364

Сжиженный нефтяной газ пропан 49.6 25.3

Сжиженный нефтяной газ бутан 49.1 27.7

Бензин 46.4 34.2

Биодизель 42.2 33

Дизельное моторное масло 45.4 34.6

Таблица 1.2 - Свойства водорода в сравнении с другими традиционными видами топлив [16-19]

Свойство водород метан бензин

Молекулярный вес (г/моль) 2,016 16,04 ~ 110

Массовая плотность (кг/Нм3) при Р =1 атм = 0,101 МПа, Т = 0оС 0,09 0,72 720-780 (жидкость)

Массовая плотность жидкого водорода при температуре 20 К (кг/Нм ) 70,9 - -

Точка кипения (К) 20,2 111,6 310-478

Теплотворная способность (МДж/кг) (предполагается, что вода вырабатывается) 142,0 55,5 47,3

Теплотворная способность (МДж/кг) (предполагается, что вырабатывается пар) 120,0 50,0 44,0

Пределы воспламеняемости (% объема) 4,0-75,0 5,3-15,0 1,0-7,6

Пределы детонируемости (% объема) 18,3-59,0 6,3-13,5 1,1-3,3

Скорость диффузии в воздухе (м/с) 2,0 0,51 0,17

Энергия зажигания (мДж) - для смеси стехиометрического состава - при более низком пределе воспламеняемости 0,02 10 0,29 20 0,24 н/д

Скорость пламени в воздухе (см/с) 265-325 37-45 37-43

Токсичность не токсичен не токсичен токсичен выше 50 промиллей

Таким образом, перспективность использования водорода в энергетике неоспорима.

Водород в чистом виде, может быть получен из других материалов, которые его содержат [20 - 22]. Наиболее известные и широко применяемые в настоящее время способы получения водорода это [21-26]:

• паровая конверсия метана и природного газа;

• газификация угля;

• пиролиз;

• биотехнологии;

• электролиз воды.

Среди способов получениия водорода из ископаемых топлив и углеводородов наиболее перспективными являются [24]:

- каталитический паровой риформинг (паровой риформинг природного газа или нефти);

- паровой риформинг метанола;

- газификация угля;

- частичное окисление углеводородов.

К сожалению, использование перечисленных способов производства водорода неизбежно ведет к загрязнению окружающей среды углекислым газом.

Наиболее привлекательны технологии получения водрода путем электролиза воды, основанные на использовании электролизеров с твердооксидными катодным и анодным электродами с разделительными мембранами из ионопроводящего полимерного материала [20, 23]. Материалы для электродов должны быть устойчивы к коррозии, иметь хорошую электронную проводимость, каталитические свойства. К электролиту предъявляются требования по ионной проводимости; инертности по отношению к материалу электродов.

Основная реакция, определяющая работу электролизера [23]:

Я2О^Я2 (г) ^ О2 (г) (1.1)

включает реакции восстановления молекул воды до водорода на катоде:

Н20 +2ё ^Я2 + 20Н- (1.2)

и окисления ее до кислорода на аноде:

2Н20 ^ 02 + 4Я2 +4ё (1.3)

Сравнение используемых в настоящее время способов производства водорода показывает, что с точки зрения воздействия на окружаюшую среду, чистоты получаемого продукта, экономических затрат электрохимический метод является наиболее перспективным. Водород недостаточно только получить, его необхдимо сохранить и, если требуется, транспортировать. Наиболее часто хранение водорода осуществляется в контейнерах, при этом к материалу предъявляются жесткие требования [26, 27]. В работе [28] рассматривается три подхода к хранению водорода: хранение в сжатом состоянии, в виде криогенной жидкости, в виде твердотельных материалов. Авторами работ [29-31] предлагается следующая классификация технологий хранения водорода, основанную на учете характера взаимодействия водорода с материалом (рисунок 1.1).

Технологии хранения водорода

Физическое хранение

Н2(г)

Н2(ж)

Адсорбция

Химическое хранение

Гидриды металлов

Химические гидриды

Элементарные Интерметаллические Комплексные

гидриды гидриды гидриды

Рисунок 1.1 - Классификация технологий хранения водорода [31].

Можно выделить три основные категории:

1) водород может храниться в виде газа или жидкости в чистой молекулярной форме без какой-либо существенной физической или химической связи с другими материалами;

2) молекулярный водород может быть адсорбирован на поверхности или абсорбирован материалом, удерживаемый относительно слабыми физическими (ван-дер-ваальсовыми) связями;

3) атомарный водород может быть химически связан в гидриды металлов (твердые растворы) и химические гидриды (интерметалические соединения). В гидридах металлов водород может быть либо непосредственно связан с атомами металла либо входить в состав комплексных ионных соединений, по своему составу представляющих некоторую комбинацию таких элементов, как углерод, азот, бор, кислород и водород [30].

Если хранение водорода в виде сжатого газа и в его жидкой форме, наиболее технологически разработано и широко используется [31-33], то хранение водорода на основе гидридообразующих металлов и сплавов находится в стадии исследований, и сильно зависит от степени развития современных теоретических и методологических положений о взамосвязи между составом, структурой свойствами разрабатываемах материалов [31-32].

На сегодняшний день наиболее эффективны конструкционные материалы способные хранить большое количество водорода при относительно небольшом объеме резервуара. Возможны два механизма такого твердотельного хранения: хемосорбция и физическая сорбция.

• Хемосорбированные молекулы водорода распадаются на атомы и внедряются в решетку материала. Это позволяет хранить в небольшом объеме при низком давлении и температуре окружающей среды большое количество водорода.

• Физическая сорбция атомов или молекул водорода за счет сил Ван-дер-

Вальса предполагает наличие у материала высокой гравиметрической и

вольюмометрической емкости и обратимости процесса гидрирования-

15

дегидрирования и, соответственно, высокой абсорбционной способности по отношению к атомарной форме водорода. Вследствие взаимодействия водорода с поверхностными атомами металла (или любого другого материала) расстояние между газом и поверхностью уменьшается. Это облегчает решение проблемы управления температурой во время интеркалирования-деинтеркалирования, так как именно взаимодействие с поверхностью является причиной того, что адсорбция наблюдается только при низких температурах.

Для обеспечения адсорбционных процессов на поверхности материала необходимо наличие достаточного количества дефектов. Большим преимуществом адсорбционного механизма взаимодействия Н-М является низкое эксплуатационное давление, простота проектирования системы хранения. Основные недостатки - это высокое давление хранения, низкая гравиметрическая и объемная плотность водорода [31].

Химическое взаимодействие водорода возможно с такими металлами, как Ы, М§, Л, РЗМ по реакции (1.4). При этом образуются твердые растворы (ТР) или интерметаллические соединения (ИМС) [28,31]

Ме (Тв) + | Н2(г) <-> МеН (Тв) + О (1.4)

Теплота Q генерируется во время формирования гидрида металла МеН и необходима для выделения водорода из МеН при обратном направлении процесса. Поглощение водорода материалом или его выделение требуют теплового «управления» процессом разделения (или рекомбинации) молекулы водорода, обеспечивающего формирование химических связей с материалом. Возможность утилизации тепла или его повторного использования становится важным фактором, который будет влиять на общую эффективность системы гидрирования - дегидрирования.

Твердофазное состояние водорода в гидридной фазе МеН упрощает его использование, как в процессе конструирования и хранения, так и при эксплуатации. К, сожалению, такие материалы не обладают способностью

хранить большие количества водорода и пока не найдено технологических решений для их крупномасштабного приложения. В отличие от гидридов типа MеH (Me: Li, Mg) для коммерческого применения более

перспективными оказались комплексные гидриды металлов, например типа NaAlH4 [26]. Основное различие между комплексными и простыми металлогидридами является образование ионных или ковалентных соединений при поглощении водорода. Более высокую гравиметрическую емкость водорода можно обеспечить путем образования комплексных соединений с гидридами неметаллов (азота, кремния, бора) в виде амидов, нитридов.

Таким образом, подытоживая литературные сведения по рассматриваемой проблеме хранения, транспортировки и эксплуатации водородной энергии, можно отметить, что к числу наиболее важных проблем относятся: проблемы снижения стоимости и увеличения емкости при низких температурах и давлении эксплуатации; успешное их решение требует разработки новых способов модифицирования свойств материалов путем изменения их состава и структур, что невозможно без знания механизма процессов структурирования, кинетики и термодинамических характеристик процессов; пределов их устойчивого состояния, а также их физических и химических свойств, особенно это касается сложных гидридов.

Оптимальные схемы крупномасштабных систем хранения водорода, на основе использования материалов, в основе получения и эксплуатации которых лежат адсорбционные, химические процессы или процессы синтеза гидридообразующих материалов еще не определены. Отсутствие надежных данных о возможных конструкциях реактора, методах подачи тепла для дегидрирования в приемлемых диапазонах энергетических нагрузок, являющихся критически важными, все еще отсутствуют в некоторых технологиях [34, 35].

Широкие перспективы применения такого энергоносителя, как водород в самых различных отраслях производства [36-38] дают толчок к развитию технологий получения хранения и транспортировки этого газа [39,40,41].

Как показывают исследования последних десятилетий требованиям безопасного хранения водорода при сравнительно малых эксплуатационных расходах, отвечают электрохимические системы с использованием гидридоообразующих металлов 3, 4, 6 - групп Периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Они способны играть роль своеобразных «структурных ловушек» для атомов водорода. Методология синтеза таких структур основана на формировании электрохимических композитов с намеренно увеличенной степенью дефектности [42]. Дефекты в единице объема металла или сплава становятся местами закрепления атомов водорода, что определяет их дальнейшее применение для аккумулирования водорода. Успех такого синтеза невозможен без исследования взаимосвязи между структурой материала и его способностью к поглощению водорода и степени его влияния на кинетику захвата атомов водорода «структурными ловушками» [43]. Например, композит состава М^Ип^^ обладает способностью к накоплению водорода до 8 мас. % и более при увеличении концентрации индия более 10 % вес [43]. Композитные материалы представляют значительный интерес для создания систем хранения жидкого водорода [44-46] в силу высоких объемной и весовой плотностей водорода в таких системах.

Успешное решение проблемы разработки конкурентоспособной, максимально компактной и безопасной технологии хранения водорода в условиях, близких к условиям окружающей среды, позволит более эффективно конкурировать водородной энергии с использующимися в настоящее время природными и синтетическими видами топлива.

Внимание исследователей привлекает возможность использования для

хранения водорода металл-углеродных адсорбентов, способных поглощать

до 7-8 масс. % водорода при давлении порядка 4 МПа и температуре (-208

18

0С) - (-195 0С), в частности, на основе фуллеренов, нанотрубок, графеновых нановолокон [9, 47].

Большой интерес вызывают и работы по возможности производства водорода с использованием биодизельного топлива на основе глицерина, биоводы, формальдегида и др. [47, 48].

Анализируя современное состояние разработанности проблемы водородоаккумулирующих материалов для хранения водорода и использования водородной энергии, можно выделить следующие направления работ [48]:

1. Разработка гидридных материалов наноразмерного уровня с большей площадью поверхности и большим объемом поглощаемого водорода, обеспечивающих высокие кинетические характеристики выделения и поглощения водорода с высокой степенью обратимости и сохранности энергии;

2. Поиск высокореакционных материалов для синтеза гидридобразующих металлов и сплавов;

3. Поиск ионных жидкостей в качестве материалов для хранения жидкого водорода, использование ионных жидкостей, выступающих не только в роли растворителей, но и обладающих одновременно высоким каталитическим эффектом применительно к реакции генерирования водорода, сопровождающихся синергетическим эффектом в системах гибридообразующих металлов и сплавов в сочетании с химическими гидридами;

4. Разработка новых технологий на основе модифицированных твердотельных материалов для хранения водорода, пригодных к системной интеграции [48].

1.2 Особенности процесса гидридообразования и накопления водородной энергии в условиях работы водных электрохимических систем

Существующие в настоящее время способы аккумулирования

обеспечивают небольщое содержание водорода под давлением в баллонах до

10 весовых процентов. К тому же их использование ограничено в силу

высокой взрывоопасности. Для храниния в жидком состоянии при

охлаждении до -263° С (до 7,1 % веса), требуется затратить порядка 1/3

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хуссейн Хуссейн Али Мохамед, 2021 год

Список литературы

1. Perspective on hydrogen energy carrier and its automotive applications / G. Cipriani, Dio Di, V. Genduso, F. La Cascia, D. Liga, R. Miceli, R.G. // International Journal of Hydrogen Energy.- 2014.- Т. 39.- №. 16. - P. 8482 -8494.

2. BP Statistical Review of World Energy 2019 -68th edition / Pureprint Group. - Limited, UK. 2019. - 62 p.

3. URL:https://www.ncdc.noaa.gov/sotc/global/201906

4. URL:https://www.worldweatherattribution.org/human-contribution-to-record-breaking-june-2019-heatwave-in-france/

5. URL:https://www.ncdc.noaa.gov/sotc/global/202001

6. Climate Change and Renewable Energy: National policies and the role of communities, cities and regions: A report from the International Renewable Energy Agency (IRENA) to the G20 Climate Sustainability Working Group (CSWG) / The International Renewable Energy Agency (IRENA). - June 2019. 60p.

7. Гольцова, Л.Ф. Водородная энергетика и водородное материаловедение: исторические и современные аспекты / Л.Ф. Гольцова // 60 Международная научная конференция "Актуальные проблемы прочности". - 2018. - С. 31-33.

8. Наступление на водород / Г. Н. Марченко, Н. А. Юдина, И. Г. Ахметова //Энергетика Татарстана. - 2010. - №. 4. - С. 50-56.

9. Bockris, J. O. The hydrogen economy: Its history / J. O. Bockris //International Journal of Hydrogen Energy. - 2013. - Т. 38. - №. 6. - P. 2579 -2588.

10. Водород в энергетике: учебное пособие Екатеринбург / Р.В. Радченко, А. С. Мокрушин, В.В. Тюльпа. - Изд-во Урал. ун-та, 2014. - 229 с.

11. Andujar, J. M. Fuel cells: History and updating. A walk along two centuries / J. M. Andujar, F. Segura // Renewable and sustainable energy reviews.

- 2009. - Т.13. - №. 9. - P. 2309 - 2322.

12. Mazloomi, K. Hydrogen as an energy carrier: Prospects and challenges / K. Mazloomi, C. Gomes // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2012. - Т. 16. - №. 5. - P. 3024 - 3033.

13. Abad, A.V. Green hydrogen characterisation initiatives: Definitions, standards, guarantees of origin, and challenges [Электронный ресурс] / A.V. Abad, P.E. Dodds //Energy Policy. - 2020. - Т. 138. -Режим доступа : https://doi .org/10.1016/j. enpol.2020.111300

14. Zimmer, R. Let's go green with hydrogen! The general public's perspective / R. Zimmer, J. Welke // International journal of hydrogen energy. -2012. - Т. 37. - №. 22. - P. 17502 - 17508.

15. URL: https: //www.pv-magazine-australia.com/2019/03/29/queensland-sends-first-green-hydrogen-shipment-to-japan/

16. Понамарчук, В.В. Физико-химические свойства и способы добычи водорода / В.В. Понамарчук // Фундаментальные и прикладные науки-основа современной инновационной системы. - 2015. - С. 27-32.

17. Hydrogen-A sustainable energy carrier / K.T. Мо^г, T.R. Jensen, E. Akiba, H.W. Li // Progress in Natural Science: Materials International. - 2017. -Т. 27. - №. 1. - P. 34 - 40.

18. Comparison of well-to-wheels energy use and emissions of a hydrogen fuel cell electric vehicle relative to a conventional gasoline-powered internal combustion engine vehicle/ X Liu, K. Reddi, A. Elgowainy, H. Lohse-Busch, M. Wang, N. Rustagi // International Journal of Hydrogen Energy. - 2020.

- Т. 45. - №. 1. - P. 972 - 983.

19. Козлов, С. И. Транспортировка водорода / С. И. Козлов // Транспорт на альтернативном топливе. - 2009. - №. 1 (7). - С. 53 - 57.

20. Dincer, I. Review and evaluation of hydrogen production methods for better sustainability / I. Dincer, C. Acar // International journal of hydrogen energy.

- 2015. - Т. 40. - №. 34. - P. 11094 - 11111.

21. Водород как перспективный энергоноситель. Современные методы получения водорода / Н.Л. Солодова, Р.Р. Минигулов, Е.А. Емельянычева // Вестник Казанского технологического университета. - 2015.

- Т. 18. - №. C. 137 - 140.

22. Royal Belgian Academy Council of applied science report: hydrogen as an energy carrier. 2006. Website: http://www. kvab.be/downloads/lezingen/hydrogen_energycarrier.pdf [accessed 16.03.2020].

23. Comparative Study of Hydrogen Production Methods: Electrolyzing and Reforming / M Nour, C. Haykal, N. Moubayed // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 67, 2017. - P.597 - 611.

24. Principles of hydrogen energy production, storage and utilization / S. A. Sherif, F. Barbir, T. N. Veziroglu // Journal of Scientitic & Industrial Research. Vol. 62. - January-February2003. - P. 46-63.

25. Макаршин, Л. Л. Микроканальные каталитические системы для водородной энергетики/ Л. Л. Макаршин, В. Н. Пармон // Российский химический журнал. - 2006. - Т. 50. - №. 6. - С. 19-25.

26. Проблема хранения водорода и перспективы использования гидридов для аккумулирования водорода / Б. П. Тарасов, М. В. Лотоцкий, В. А. Яртысь // Российский химический журнал. - 2006. - Т. 50. - №. 6. - С. 3448.

27. Борис, П. Гидрид металлов хранения водорода в связнном состянии/ П. Борис, Б. П. Тарасов // IHISM-07. -2007 . -С. 194-196.

28. Current research trends and perspectives on materials-based hydrogen storage solutions: a critical review/ J.Ren, N.M. Musyoka, , H.W. Langmi, M. Mathe, S. Liao // International journal of hydrogen energy. - 2017. - Т. 42. - №. 1.

- P. 289 - 311.

29. Исаева, В.И. Металлоорганические каркасы - новые материалы для хранения водорода / В.И. Исаева, Л.М. Кустов // Российский химический журнал. - 2006. - Т. 50. - №. 6. - С. 56-72.

30. Манаков, А.Ю. Использование клатратных соединений для хранения водорода / А.Ю. Манаков, С.С. Скиба // Российский химический журнал. - 2006. - Т. 50. - №. 6. - С. 73-82.

31. Andersson, J. Large-scale storage of hydrogen / J. Andersson, S. Gronkvist // International Journal of Hydrogen Energy. - 2019 — Т. 44. - P. 11901-11919.

32. Тарасов, Б. П. Водород для производства энергии: проблемы и перспективы/ Б. П. Тарасов, М. В. Лотоцкий // Международный научный журнал по альтернативной энергетике и экологии. - 2006. №8 - С. 56-74.

33. Momirlan, M. The properties of hydrogen as fuel tomorrow in sustainable energy system for a cleaner planet / M. Momirlan, T.N. Veziroglu // International journal of hydrogen energy. - 2005. - Т. 30. - №. 7. - P. 795-802.

34. Dutta, S. A review on production, storage of hydrogen and its utilization as an energy resource/ S. Dutta // Journal of Industrial and Engineering Chemistry - Т. 20. - №. 4. 2014. - P. 1148-1156.

35. Транспортировка водорода / О.К. Алексеева, С.И Козлов, В.Н. Фатеев // Транспорт на альтернативном топливе. Т. 21. №. 3. - 2011. - С. 5674.

36. Бриллиантова, В.В. Прогноз развития энергетики мира и России 2019/ В.В. Бриллиантова, Ю.В. Галкин, А.А. Галкина, Л.М. Григорьев, Д.А. Грушевенко, Е. В. Грушевенко, Е.О. Козина. - ИНЭИ РАН-Московская школа управления СКОЛКОВО - Москва -2019. - 210 с.

37. Hydrogen fuel and transport system: A sustainable and environmental future/ A. Ahmed, Al- A. Q.Amin, , A.F. Ambrose, , R. Saidur // International journal of hydrogen energy. - 2016. - Т. 41. - №. 3. - P. 1369-1380.

38. Дуников, Д.О. Водородная энергитические технологии / Д.О. Дуников // Материалы семинара лаборатории ВЭТО ИВТРАН //Москва. -2017. - С. 5-21.

39. Металлогидридные технологии водородного аккумулирования энергии для автономных систем энергообеспечения на основе возобновляемых источников энергии / С. П. Малышенко, В.И. Борзенко, Д.О Дуников, О.В. Назарова // Теплоэнергетика. - 2012. - №. 6. - С. 50-60.

40. Dincer, I. Green methods for hydrogen production/ I. Dincer //International journal of hydrogen energy. - 2012- Т. 37. - №. 2. - P. 1954-1971.

41. Jorissen, L. Prospects of hydrogen as a Future Energy Carrier/ L. Jorissen //Fuel Cells in the Waste-to-Energy Chain. - Springer, London. - 2012. -P. 189-203.

42. Abbasi, T. 'Renewable'hydrogen: prospects and challenges/ T. Abbasi, S.A. Abbasi //Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2011. - Т. 15. - №. 6. - P. 3034-3040.

43. Звягинцева, А.В. Современные накопители водорода на основе гибридных функциональных материалов/ А.В. Звягинцева, А.О. Артемьева //Вестник Воронежского государственного технического университета. -2017. - Т. 13. - №. 5.c133-138. - С. 259- 269.

44. Sharma, S. Hydrogen the future transportation fuel: From production to applications/ S. Sharma, S.K. Ghoshal //Renewable and sustainable energy reviews. - 2015. - Т. 43. - P. 1151-1158.

45. Current research trends and perspectives on materials-based hydrogen storage solutions: a critical review/ J. Ren, N.M. Musyoka, H.W. Langmi, M. Mathe, S. Liao //International Journal of Hydrogen Energy. - 2017. - Т. 42. - №. 1. - P. 289-311.

46. Hydrogen and fuel cell technology: Progress, challenges, and future directions / N.L. Garland, D.C. Papageorgopoulos, J.M. Stanford //Energy Procedia. - 2012. - Т. 28. - P. 2-11.

47. The role of hydrogen and fuel cells in the global energy system/ I. Staffell, D. Scamman, , A.V. Abad, , P. Balcombe, , P.E. Dodds, Ekins, P., K.R. Ward //Energy & Environmental Science. - 2019. - Т. 12. - №. 2. - P. 463-491.

48. Тарасов Б.П. Физикохимия водород-аккумулирующих материалов. Материалы семинара лаборатории / Б.П. Тарасов // ВЭТО ИВТРАН //Москва. - 2017. - С. 78-100.

49. Альтернативные источники энергии на основе электрохимических систем/ А.В. Звягинцева, Ю.Н. Шалимов, Г.А. Квашнина// Пожарная безопасность: проблемы и перспективы.- Т. 1. - №. 1 (6) - 2015. - С. 258-262.

50. Петрий, О.А. Водородаккумулирующие материалы в электрохимических системах / О.А. Петрий, Э.Е. Левин // ДИ Менделеева.-2006.- Т. 50. - №. 6.- C. 115-119.

51. Young, K. The current status of hydrogen storage alloy development for electrochemical applications/ K. Young, J. Nei //Materials.- 2013. - Т.6. - №. 10. -P. 4574 - 4608.

52. Фомин, В.М. Системы аккумулирования водорода на борту автотранспортного средства/ В.М. Фомин //Транспорт на альтернативном топливе.- №. 1 (43). - 2015. - C. 45-53.

53. Дресвянников, А.Ф. Современные аспекты аккумулирования водорода. Обзор/ А.Ф. Дресвянников, С.Ю. Ситников // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2006. - №. 3-4. - С. 72-84.

54. Звягинцева, А. В. Способность материалов на основе никеля наноразмерного диапазона к аккумулированию водорода/ А. В. Звягинцева //Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). - 2016. - №. 21. - С. 150155.

55. Металлогидридная технология очистки водорода для водородоохлаждаемых турбогенераторов / В.И. Борзенко, Д.О. Дуников, С.П. Малышенко, Л.И. Чубраева // Известия Российской академии наук. Энергетика.- 2012.- №. 3. C.151-166.

56. Звягинцева, А.В. Об устойчивости дефектов структуры электрохимических покрытий/ А.В. Звягинцева, Ю.Н. Шалимов // Электронная обработка материалов. - 2014. - №. 6- С. 13-24.

57. Астахов, И.И. Исследование кинетики внедрения, идущего с образованием твердых растворов / И.И. Астахов, Г.Л. Теплицкая // Электрохимия. - 1979. -Т.15, №. 9. - C. 1363-1367.

58. Структуры двойных сплавов: Пер. с англ. Т. 2. / M.N Хансен, К. Андерко, П.К. Новиков.- Металлургия. -1962. - 362с.

59. Вопросу о химическом взаимодействии молибдена с натрием/ Б.Н. Кабанов, И.Г. Киселев, Н.Н. Томашова, И.С. Шварцмак // Элетрохимия.

- 1973-Т.9. - №. 3. - C. 381-384.

60. Бацанов, С.С. Электроотрицательность элементов и химическая связь / С.С. Бацанов.- Изд-во Сибирского отделения АН СССР.-1962. - 362с.

61. Изучение кинетики взаимодействия образующегося при катодном внедрении интерметалида с компонентами раствора / И.А. Авруцкая, И.Г. Киселева, Б.Н. Кабанов, А.В. Чекавцев и др.// Электрохимия.

- 1977. - Т.13, №. 10. - C. 1516-1519.

62. Вакансионный механизм катодного внедрения катионов в металлическую поверхность / С.П. Чижик, Л.К. Григорьева, Р.Н. Куклин // Докл. АН СССР. - 1991. -Т.321. - №. 6. - C. 1221-1224.

63. Мезопористые TiO2 - материалы для водородгенерирующих систем / Н.И. Ермохина, В.К. Бахтияров, Я.В. Кишения и др. // IMCH'S-2009. - 2009. - C. 912-915.

64. Новый материал для сорбции водрода / А.А. Ольшанская, Н.А. Собгайда, С.С. Попова // ЖПХ. - 2004, - Т.77. вып. 9. - C. 1516-1519.

65. Попова, С.С. Модифицирование матричных структур на алюминиевой основе по методу катодного внедрения/ С.С. Попова, Л.Е. Апаликова // Электрохимия. - 2006. - Т. 42. - №. 7. - С. 813-820.

66. Electrochemical reaction and electode potential of metal-hydride in

alkaline aqueous solution/ H. Yayama, K. Hirakawa, A. Tomokiyo // Memoirs of

120

the Kyushu University, Faculty of Engineering. - 1985. - Т. 45. - №. 1. - P. 2535.

67. Electrode resistance of metal hydride in alkaline aqueous solution/ H. Yayama, K. Kuroki, K. Hirakawa, A. Tomokiyo, // Japanese journal of applied physics. - 1984. - Vol. 23. - №. 12. - P. 1619 - 1623

68. Перспективные материалы на основе интерметаллических соединений железа - палладия для водородного хранения/ М.Г. Ганченкова, В.А. Бородин, С.Ю. Бинюкова, Э. Гонзалез, П. Ясен, А. Хуан, // Перспективные материалы. - 2010. - №. 6. - С. 54-58.

69. Многокомпонентные сплавы - эффективные сорбенты водорода / С.С. Попова, А.А. Ольшанская, О.С. Волкова //Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2005. - Т. 3. - №. 1 (8). - С. 88 - 99.

70. Сплавы - накопители водорода на основе РЗЭ для энергопреобразующих устройств/ Ю.Б. Патрикеев, Ю.М. Филянд //Альтернативная энергетика и экология. - 2006. - №. 7. - С. 32-33.

71. Gapontsev, A.V. Hydrogen diffusion in disordered metals and alloys /

A.V. Gapontsev, V.V. Kondrat'ev //Physics-Uspekhi. - 2003. - Т. 46. - №. 10. -P. 1077 - 1098.

72. Исаева, В.И. Металлоорганические каркасы - новые материалы для хранения водорода / В.И. Исаева, Л.М Кустов //Российский химический журнал. - 2006. - Т. 50. - №. 6. - С. 56-72.

73. Распределение водорода в сплаве Mo05Ti05Hx по данным ЯМР/

B.П. Тарасов, В.И. Привалов, Г.А. Киракосян, Л.Н. Падурец, А.Л. Шилов // Intern. Confer. ICHMS-2009. - 2009- С. 52-53.

74. Zuttel A. Materials for hydrogen storage/ A. Zuttel //Materials today. - 2003. - Т. 6. - №. 9. - P. 24-33.

75. Complex metal hydrides for hydrogen, thermal and electrochemical

energy storage/ K.T. Мо1кг, D.Sheppard, D.B. Ravnsb^k, C.E. Buckley, E.

Akiba, H.W. Li, T.R. Jensen //Energies. - 2017. - Т. 10. - №. 10. - P. 1645.

121

76. Водородные технологии в альтернативной энергетике/ В.И. Кудряш, М. Лутовац, С.А. Соколов, В.И. Федянин, Ю.Н. Шалимов // Современные проблемы гражданской защиты. - 2015. - №. 3 (16). - С. 66 -74.

77. Materials for hydrogen-based energy storage-past, recent progress and future outlook [Электронный ресурс] / M. Hirscher, V.A.Yartys, M. Baricco, J.B. von Colbe, D. Blanchard, R.C Bowman Jr, C. Zlotea, //Journal of Alloys and Compounds. - 2020. - Т. 827. - Режим доступа: https://doi: 10.1016/j.jallcom.2019.153548

78. Pyun, S.I. Hydrogen transport through metals determined by electrochemical methods/ S.I. Pyun, Y.G. Yoon //International Materials Reviews.

- 2000. - Т. 45. - №. 5. - P. 190-216.

79. Tarasov, B.P. Problem of hydrogen storage and prospective uses of hydrides for hydrogen accumulation/ B.P. Tarasov, M.V. Lototskii, //Russian journal of general chemistry. - 2007. - Т. 77. - №. 4. - P. 694-711.

80. Metal hydride hydrogen compressors: a review/ M.V. Lototskyy, V.A. Yartys, B.G. Pollet, R.C. Bowman // International journal of hydrogen energy. -2014. - Т. 39. - №. 11. - P. 5818 - 5851.

81. Klyamkin, S.N. Metal hydride compositions on the basis of magnesium as materials for hydrogen accumulation/ S.N. Klyamkin //Russian Journal of General Chemistry. - 2007. - Vol. 50, - №. 6. - P. 49-55.

82. Buschow, H. J. Intermetallic compounds of rare-earth and 3d transition metals //Reports on Progress in Physics/ H. J Buschow. - 1977. - Т. 40.

- №. 10. - P. 1179.

83. Избыточный свободный объем и механические свойства аморфных сплавов / В.И. Бетехтин, А.М. Глезер, А.Г. Кадомцев, А.Ю. Кипяткова // Физика твердого тела. - 1998. - Т. 40. - №. 1. - С. 85-89.

84. Глезер, А.М. Структура и механические свойства аморфных сплавов /А.М. Глезер, Б.В. Молотилов //Металлургия. - 1992.- Т. 208. -206 с.

85. Аморфные металлы/ К. Судзуки, Х. Фудзимори, К. Хасимото. -Издание: Металлургия, Москва. - 1987, 328с.

86. Поры в твердом теле / П. Г. Черемской, В. Слезов, В.И. Бетехтин /П.Г. Черемской, В. Слезов, В.И. Бетехтин //.- Энергоатомиздат.-1990.- 373с.

87. Влияние всестороннего давления на залечивание микропор в политетрафторэтилене / А. И. Петров, М.В. Разуваева, В.И Бетехтин // Механика композиционных материалов. -1989, - №. 6. - С. 1112-1119.

88. Classification, properties and application of titanium and its alloys/ D. Gospodinov, F. Nikolay, S. Dimitrov //Proceedings of university of ruse.- 2016.-Vol.55. -P-27-32.

89. Surface modification of titanium, titanium alloys, and related materials for biomedical applications/ X. Liu, P. K. Chu, C. Ding //Materials Science and Engineering: R: Reports. - 2004. - Т. 47. - №. 3-4. - P. 49-121.

90. Joshi, V.A. Titanium alloys: an atlas of structures and fracture features/ V.A. Joshi. - Taylor & Francis Group CRC Press. - 2006. 248 p.

91. Лебедев В.А. Металлургия титана: учебное пособие/ В.А. Лебедев, Д.А. Рогожников. - Екатеринбург: Издательство УМЦ УПИ. - 2015.

- 194 c.

92. Surface modification methods for titanium and its alloys and their corrosion behavior in biological environment: a review [Электронный ресурс] / Y. Sasikumar, K. Indira, N. Rajendran. // Journal of Bio-and Tribo-Corrosion 5.2 2019. - P. 1-25. https://doi.org/10.1007/s40735-019-0229-5

93. Соколовский, А.Е. Аналитическая химия. Справочные материалы: учебно-методическое пособие / А. Е. Соколовский, Е. В. Радион.

- Мн.: БГТУ, 2005. 80 с.

94. San-Martin, A. The H- Ti (hydrogen-titanium) system/ A. SanMartin, F.D. Manchester // Bulletin of alloy phase diagrams. - 1987. - Т. 8. - №. 1. - P. 30-42.

95. Hydride dissociation and hydrogen evolution behavior of electrochemically charged pure titanium / A. Takasaki, Y. Furuya, K. Ojima, Y. Taneda //Journal of alloys and compounds. - 1995. - Т. 224. - №. 2. - P. 269-273.

96. Попова, С.С. Металл-ионные аккумуляторы и проблемы водородной энергетики / С.С. Попова // Химия биологически активных веществ. - 2019. - С. 396-397.

97. Симкин, В.Г. Гидрирование сплавов TiMo при высоком давлении водорода / В.Г. Симкин, В.Н. Вербецкий //Неорганические материалы. -2016. - Т. 52. - №. 11. - С. 1-6.

98. Formation of a tetragonal phase hydride in Ti-Mo-H system/ E. Wu, X. Xu, X. Yuan, X. Guo, S. Wang //Journal of alloys and compounds. - 2008. - Т. 458. - №. 1-2. - P. 161-165.

99. Structure of deuteride of a null matrix Ti-Mo alloy studied by complementation of neutron and X-ray powder diffraction/ E. Wu, X. Z. Yuan, S. Liu, L. P. Guo, K. Sun, //Journal of alloys and compounds. - 2006. - Т. 424. - №. 1-2. - P. 141-144.

100. Варшавский, И.Л. Энергоаккумулирующие вещества и их использование/ И.Л. Варшавский // Киев.: Наукова думка. - 1980. - 240с.

101. Химическая энциклопедия/ Подред. И.Л. Кнунянца. Т. 1, 2.— М: Советская энциклопедия. - 1990. - 164 c.

102. Мазалов, Ю. А. Технологические основы сжига-ния алюминия в водных средах для по-лучения водорода, тепловой энергии иоксидов алюминия/ Ю.А. Мазалов, А.И. Сороковиков // Труды 3-й Межд. научно-техн. конф. в ГНУ ВИЭСХ. Ч.4.— М: РАСХН, 2003. - С. 245-250.

103. Бурков, К.А. Гидролитическая полимеризация ионов металлов в растворах / К.А. Бурков // Материалы III Всесоюз. совещ. «Термодинамика и структура гидроксокомплексов в растворах». - Л.: Изд-во Ленинград. ун-та. -1983. - С. 18-34.

104. Neutron spectroscopy of aluminium trihydride/ A.I. Kolesnikov, M. Adams, V.E. Antonov, N.A. Chirm, E.A. Goremychkin, G.G. Inikhova, I.L. Sashin //Journal of Physics: Condensed Matter. - 1996. - Т. 8. - №. 15. - P. 2529.

105. Cathodic dissolution in the electrocoagulation process using aluminium electrodes/ T. Picard, G. Cathalifaud-Feuillade, M. Mazet //Journal of Environmental Monitoring. - 2000. - Т. 2. - №. 1. - P. 77-80.

106. Zou, H. Hydrogen production by hydrolysis of aluminum/ H. Zou, S. Chen, Z. Zhao, W. Lin //Journal of alloys and compounds. - 2013. - Т. 578. - P. 380-384.

107. Hydrogen generation from aluminum and aluminum alloys powder / C.C. Wang, Y.C. Chou, C.Y. Yen / /Procedia Engineering. - 2012. - Т. 36. - P. 105-113.

108. Куликов, И.С. Термодинамика оксидов/ И.С. Куликов.-Справ.изд. -М.: Металлургия . - 1986. - 344 с.

109. Рипан, Р. Неорганическая химия. Т. 2. Химия металлов / Р. Рипан, И. Четяну. - М.: Издат-во Мир. - 1972. - 871 с.

110. Алюмоводородные технологии в экологии и на транспорте/ Е.О. Чудотворова, П.И. Бестужев, В.В. Козляков // Сборник тезисов докладов III Международной научно-практической конференции. - Минск, 2016. - C. 4345.

111. Production of Hydrogen and Aluminum Hydroxide by Electrochemical Dispersion of Aluminum Alloys D16 in Sodium Hydroxide Aqueous Solution [Электронный ресурс] / A.V. Reznichenko, V.V. Rybalchenko, F.Z. Badaev, S.G. Ponomarev, A.A. Vasin // Journal of Chemical Engineering & Process Technology. V.8, No.3 . -Режим доступа: https:doi: 10.4172/2157-7048.1000347, https://www.longdom.org

112. Наран-Сабо, И. Неорганическая кристаллохимия/ И. Наран-Сабо, И. Наран-Сабо. - Будапешт: Изд-во АН Венгрии, 1969. - 504 с.

113. Budinski, K.G. "Tribological properties of titanium alloys/ K.G.

Budinski // Wear. - 1991. - Т. 151. № 2. - P. 203 - 217.

125

114. Маслова, М.В. Влияние химического модифицирования на структуру и сорбционные свойства фосфатов титана /М.В. Маслова, Л.Г. Герасимова // Журн. прикл. химии. - 2011. - Т 84, вып. № 1. - С.3-9.

115. Текуцкая, Е.Е. Адсорбция и электрохимическое поведение комплексов молибдена (VI) на поверхности твердого электрода и возможность их использования для определения As (V). Заводская лаборатория / Е.Е.Текуцкая, В.И. Кравцов // Диагностика материалов. - 1998. - Т. 64. - №. 7. - С. 8-12.

116. Синтез и исследование пленок проводящих полимеров, допированных полимолибдат-анионами / Т.В. Верницкая, О.Н. Ефимов, А.Б. Гаврилов //Электрохимия, 1994. Т.30, №9.- С.1123-1127.

117. Особенности применения алюминия и его сплавов в технике / Г.В. Наливкин, О.Н. Болдырева, А.В. Звягинцева, Г.П. Смоленцев //Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий. - 2002. - С. 219-222.

118. Влияние анионного состава кислых электролитов на электрохимические характеристики алюминия / И.О. Григорьева, А.Ф. Дресвянников, А.С. Зифиров // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 20. - С. 271-275.

119. Production of Hydrogen and Aluminum Hydroxide by Electrochemical Dispersion of Aluminum Alloys D16 in Sodium Hydroxide Aqueous Solution [Электронный ресурс]. - / A.V. Renitences, V.V. Rybalchenko, F.Z. Badaev, S.G. Ponomarev, A.A. Vasin // J Chem Eng Process Technol. - 2017, V.8. № 3 . -Режим доступа : doi: 10.4172/2157-7048.1000347

120. Катодное модифицирование поверхности титана в хитозан-содержащих растворахмолибдат-фосфатного электролита / С.С. Попова, О.Г. Коваленко, В.В. Курчавова, К.А. Белоусов // Перспективные материалы, 2013. № 11. - С. 35-41.

121. Мальцева, Г.Н. Коррозия и защита оборудования от коррозии /

Г.Н. Мальцева. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2000. - 211 c.

126

122. Сравнительный анализ свойств кальций-фосфатных хитозановых покрытий, получаемых методом электрохимического осаждения для ортопедических имплантатов / Я.А. Каменчук, Е.А. Зеличенко, В.В. Гузеев // Перспективные материалы. - 2009. № 6 . - С. 66-71.

123. Polyelectrolyte complexes of chitosan: formation, properties and applications/ M.A. Krayukhina, N.A. Samoilova, I.A. Yamskov // Russian Chemical Reviews. 2008. Т. 77. - №. 9. P. 799-813.

124. Мюллер, А. Нанообъекты на основе оксидов металлов: реакционная способность, строительные блоки для полимерных структур и структурное многообразие / А. Мюллер, С. Рой // Успехи химии. - 2002. Т. 71, №12. - С. 1101-1119.

125. Перспективы развития водородной энергетики на основе алюминия / А.В. Берш, Б.В. Клейменов, Ю.А. Мазалов, В.Е. Низовцев, // Информост радиоэлектроники и телекоммуникации.- 2005.- №2. 38. - С. 62-64.

126. Пленочные полимерные покрытия на основе хитозана / Е.И. Кулиш, В.В. Чернова, С.В. Колесов // Материаловедение. 2008. - №. 11. - С. 32-36.

127. Химические и структурные превращения в хитозановых пленках в процессе хранения / Л.А. Нудьга, В.А. Петрова, И.В. Гофман, И.В. Абалов, Б.З. Волчек, Е.Н. Власова, Ю.Г. Баклагина // Журнал прикладной химии. 2008. - Т. 81. N.11. - С. 1877-1881.

128. MacGregor W.S. The chemical and physical properties of DMSO/ W.S. MacGregor // Annals of the New York Academy of Sciences. - 1967. - Т. 141. - № 1. -Р. 3-12.

129. Lu, Z. Dielectric relaxation in dimethyl sulfoxide water mixtures studied by microwave dielectric relaxation spectroscopy / Z. Lu // The Journal of Physical Chemistry - 2009 - Т. 113. - №. 44. - Р. 12207-12214.

130. Rasmussen, D.H. Phase diagram for the system water-dimethyl sulphoxide/ D.H. Rasmussen, A.P. Mackenzie // Nature- 1968. - Т. 220. - №. 5174. - P. 1315-1317.

131. Исследования оптических спектров диметилсульфоксид (CH3)2SO/ Е.Е. Майоров, А.А. Константинова, Л.И. Шаламай, Г.А. Цыганкова, А.Ч. Машек, С.В. Пушкина, А.В. Дагаев // Известия Тульского государственного ун-та. Технические науки. - 2019. - №. 7.-C. 212-223.

132. Vaisman, I.I. Local structural order and molecular associations in water-DMSO mixtures. Molecular dynamics study/ I.I. Vaisman, M.L. Berkowitz // Journal of the American Chemical Society. - 1992. - Т. 114. - №. 20. - P 78897896.

133. Гордон, Д. Органическая химия растворов электролитов/ Д. Гордон. - М: Мир,1979.-712 с.

134. Справочник химика. Т. 3. Химическое равновесие и кинетика свойств растворов. Электродные процессы. Издательство «Химия» Ленинградское отделение.1964. 1006 с.

135. Электрохимические методы анализа / А.Н. Козицина, А.В. Иванова, Ю.А. Глазырина, Е.Л. Герасимова, Т.С. Свалова, Н.Н. Малышева, А.И. Матерн, // учеб. пособие. под общ. ред. А.И. Матерна; М-во образования и науки Рос. Федерации, урал. федер. ун-т. Екатеринбург : изд-во урал. ун-та, 2017. - 128 с.

136. Электрохимические методы анализа: руководство к лабораторному практикуму:[учебно-методическое пособие/ Л.К. Неудачина, Ю.С. Петрова, Н.В.Лакиза, Е. Лебедева // М-во образова-ния и науки рос. Федерации, урал. федер. ун-т. — екатеринбург : изд-во урал. ун-та, 2014. — 136 с.

137. Основы электрохимических методов анализа: учебное пособие. Часть 1/ И.И. Жерин, Г.Н. Амелина, А.Н. Страшко, Ф.А. - Ворошилов, Томский политехнический университет - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 101с.

138. Галюс, З. Теоретические основы электрохимического анализа / З. Галюс. - М. : Мир, 1974. - 552 с.

139. Bard, A. J. Electrochemical methods. Fundamentals and applications. 2nd ed. / A. J. Bard, L. R. Faulkner. - N.-Y. (USA) : Wiley, 2000. - 856 p.

140. Соловьёва, Н.Д. Измерение электродных потенциалов и ЭДС-Методические указания к лабораторным работам/ Н.Д. Соловьёва, Е.А. Савельева. - редакционно-издательским советом Саратовского государственного технического университета. Саратов,2006. 19с.

141. Попова, С.С. Изучение кинетики и механизма электрохимических процессов методом спада потенциала после размыкания цепи -Методические указания к лабораторным работам / С.С. Попова, Р.К. Францев — редакционно-издательским советом Саратовского государственного технического университета. Саратов, 2006. 22с.

142. Мясникова, Н.А. Методы и средства исследования структуры и свойств наноматериалов и покрытий с наноструктурой: учебно-методическое пособие / Н.А. Мясникова, А.В. Сидашов. - ФГБОУ ВО РГУПС. -Ростов н/Д, 2017. -157с.

143. Теоретические основы методов исследования наноматериалов : учеб. пособие / А.И. Блесман, В.В.Даньшина, Д.А. Полонянкин.- Мин-обрнауки России, ОмГТУ. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2017. 78с.

144. Вудраф, Д. Современные методы исследования поверхности/ Д. Вудраф, Т. Делчар - М.: Мир. - 1989. 564с.

145. Контактные взаимодействия в композиционных материалах:Учебное пособие/ В.А. Локтюшин, Н.А. Адаменко, Л.М. Гуревич- ВолгГТУ, Волгоград, 2003 -74 с.

146. Попова, С.С. Определение смачиваемости металлических покрытий на стали в водных растворах электролитов / С.С. Попова, Е.А. Данилова — Саратов : СГТУ, 2010. 30 с.

147. р№ приэлектродного слоя / С.С. Попова, Ю.А. Ковальчук, В.В Краснов — Методические указания к лабораторным работам. редакционно-издательским советом Саратовского государственного технического университета. Саратов, 2009. 26с.

148. Моделирование электрохимических процессов и явлений: учебно-методическое пособие/ В.М. Рудой, A.A. Трофимов, В.С. Никитин, Т.Н. Останина, , А.Б. Даринцева, — М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. - Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2018. - 98 с.

149. Методы обработки результатов химического эксперимента: учеб. пособие / Н.М. Репкин, С.В. Леванова, Ю.А. Дружинина. — Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2012. - 107 с.

150. Неницеску, К.Д. Общая химия/ К.Д. Неницеску. - М: Изд-во «Мир», 1968. 800 с.

151. Rao, C.N.R. Raveau B. Transition Metal. Oxides. Structura, Properties and Synthesis of Ceramic Oxides/ C.N.R Rao -. N.J.: J. Wiley - VCH, 1997. 337 p.

152. Tejuca, L.G. Perovskites and Applications of Perovskite/ L.G. Tejuca, J.L. Sierro . - tipe Oxides. N.J.: Dekker, 1993. 382p.

153. Томашов, Н. Д. Коррозионно-стойкие титановые сплавы. Итоги науки и техники/ Н.Д. Томашов // Сер. Коррозия и защита от коррозии. М.: ВИНИТИ. - 1978. Т. 6. - С. 53-135.

154. Брынза, А.П. Катодное выделение водорода на титане и сплавах системы Ti-О/ А.П. Брынза, Л.М. Данилова // Электрохимия. 1973. Т.10, №3. С. 352-355.

155. Состав электрохимически синтезированных оксидных соединений молибдена/ О.А. Стадник, Н.Д. Иванова, Е.И. Болдырев, Л.И. Железнова // Укр. хим. ж. 2009. Т.75, №11/12. С. 55.

156. Алпатова, Н.М. Сравнение электрохимического поведения гетерополикислот, находящихся в растворе и иммобилизованных в пленке проводящего полимера/ Н.М. Алпатова, В.Е. Казаринов, М.Д. Леви, Е.В. Овсянникова // Электрохимия. - 1994. Т.30, №7. - С. 859-866.

157. Теоретическая электрохимия/ А.Л. Ротинян, К.И. Тихонов, И.А. Шошина. - Химия. Ленинградское отделение,1981.- 424с.

158. Mahler, H.R. Basic Biological Chemistry/ H.R Mahler -N.J.:London. - 1968. 527 p.

159. Краюхина, М.А. Полиэлектролитные комплексы хитозана: формирование, свойства и применение/ М.А. Краюхина, Н.А. Самойлова, И.А. Ямсков // Успехи химии. - 2008. Т.77, №9. -С. 854.

160. Первов, В.С. Зотова А.Е. Неорганические материалы/ В.С. Первов, А.Е. Зотова // 2013. Т. 49. N. 4. С. 563-568.

161. Крестов, Г.А. Термодинамика ионных процессов в растворах/ Г.А. Крестов. - Ленинград: Изд-во «Химия», 1973. - 301 с.

162. Synthesis and study of films of conductive polymers doped with polymolybdate anions/ T.V. Vernitskaya, O.N. Efimov, A.B. Gavrilov // Russian Journal of Electrochemistry. - 1994.-T.30, №. 9.- Р. 1123-1127.

163. Krylov, O.V. Adsorption and catalysis on transition metals and their oxides/ O.V. Krylov, V.F. Kiselev. - M .: Khimia, 1981.-288 p.

164. Синтез и исследование пленок проводящих полимеров, допированных полимолибдат-анионами/ Т.В. Еварницкая, О.Н. Ефимов, А.Б. Гаврилов // Электрохимия, 1994.-Т.30, № 9.- С. 1123-1127.

165. Куликов, И.С. Термодинамика оксидов: Справочное издание.-М.: «Металлургия», 1986.-344 с.

166. URL: https://www. lenntech. com/compositionseawater.htm#ixzz6iBupt

5oe

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

-650 -550 -450 ^-350 5 -250 -150 -50 50

0 2 4 6 8 10 12 14

рН

Рисунок 1 - Калибровочная кривая измерения pHs с помощью микросурьмяного электрода

Приложение Б

Таблица 1- Расчет воспроизводимости экспериментальных результатов в процессе измерения потенциалов погружения (Еб/т) Ti электрода в электролите состава 0.01M Na2MoO4 + 1M H3PO4 + 1 г/л хитозан. t = 22±2 0С

N yji У\, мВ S2 г **расч г **табл

1 2 3

1 109,9 126,7 309,7 182,1 12281,9

2 306,2 162,6 188,6 219,1 5854,4 0,675 0,781

3 110,9 124,9 114,2 117 53,73

/V

si = :

¿=1

s2

г _ тах

yJncrvs -

у n с:

Ь] =ls у ]

fy = (k - 1) = 3 - 1 =2 Gra&i при N=3, fy=2 равно 0,781 Gp^ < Gтабл, следовательно опыты воспроизводимы.

Приложение В

Таблица 2 - Влияние объёмного соотношения водного фосфат-молибдатного раствора хитозана и добавки диметилсульфоксида, на кинетику

электрохимического поведения Т1 -катода при потенциале -2,6 В

Плотность катодного

Соотношения объёмов водного фосфат- тока (мА/см )

молибдатного раствора хитозана (УВЭ) и В момент

диметилсульфоксида (Удмто) замыкания цепи (1с) 1 пред I 1 пред II

9/1 -149,58 -144,46 -149

8/2 -70,528 -70,016 -74

7/3 -49,473 -47,772 -49

6/4 -17,405 -15,418 -14,6

5/5 -22,098 -17,6 -17,5

4/6 -5,177 -4,034 0,163

3/7 -2,061 -0,1497 -1,197

2/8 -1,272 -0,599 -0,524

1/9 -0,5238 -0,2245 -0,150