Разработка металлогидридных электродов на основе сплавов алюминий – редкоземельный элемент методом катодного внедрения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.03, кандидат наук Лукьянова Виктория Олеговна

• Лукьянова Виктория Олеговна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Лукьянова Виктория Олеговна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Электрохимическое модифицирование поверхности в водных и водно-органических растворах как способ получения металлогидридных систем

1.2 Роль размерного эффекта при катодном внедрении водорода в интерметаллические соединения Al-РЗЭ

1.3 Получение, структура и свойства известных металлогидридов и металлогидридных систем

1.4 Диффузионно-кинетические закономерности поведения водорода в металлогидридах

1.5 Термодинамика процессов формирования металлогидридных систем

1.6 Электрохимические свойства гидридов алюминия и А1-РЗЭ сплавов

1.7 Водородогенерирующие электроды на основе сплавов А1-РЗЭ

1.7.1 Фазовая диаграмма и свойства сплавов Al-РЗЭ

1.7.2 Влияние кристаллической структуры и параметров решетки сплавов А1-РЗЭ на их электрохимическую и водородаккумулирующую активность

1.7.3 Термодинамические характеристики А1-РЗЭ сплавов

1.8 Кристаллографические и термические свойства систем Al-H и А1-РЗЭ-Н

1.8.1 Кристаллическая структура Al-H

1.8.2 Фазовая диаграмма и термодинамические свойства сплава Al-H

1.9 Фазовые равновесия в тройных системах и свойства сплавов Al-РЗЭ-Н

1.10 Способы и методы оценки количества водорода в сплаве

1.10.1 Метод вольтамперометрического определения наводороживания металлов

1.10.2 Метод вакуумной экстракции

1.10.3 Метод внутреннего трения

1.11 Выводы

ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ХАРАКТЕРИЗАЦИИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ОБРАЗЦОВ АЛЮМИНИЯ С РЗЭ И ВОДОРОДОМ

2.1 Материалы и объекты исследования

2.2 Подготовка электролитической ячейки

2.3 Методика приготовления электрода сравнения

2.4 Подготовка поверхности алюминиевого электрода

2.5 Методика получения А1-РЗЭ-Н электродов

2.6 Электрохимические методы характеризации А1-РЗЭ-Н электродов

2.6.1 Потенциостатический метод изучения кинетики формирования сплавов А1-РЗЭ-Н

2.6.2 Потенциодинамический метод определения количества водорода в сплаве А1-РЗЭ-Н

2.6.3 Определение термодинамических характеристик и кажущейся энергии активации из графических построений

2.7 Физико-механические методы исследования сплавов А1-РЗЭ-Н

2.7.1 Методика микроструктурных исследований морфологии А1-РЗЭ-Н сплавов

2.7.2 Методика определения микротвердости А1-РЗЭ-Н сплавов

2.7.3 Методика определения пористости поверхности А1-РЗЭ-Н электродов

2.7.4 Методика рентгенофазового анализа А1-РЗЭ-Н сплавов

2.7.5 Оценка морфологии А1-РЗЭ-Н сплавов поверхности сканирующим электронным микроскопом

2.7.6 Масс-спектрометрический анализ поверхности А1-РЗЭ-Н сплавов

2.8 Регрессионный анализ и оценка достоверности экспериментальных данных

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ ПРОЦЕССА ВНЕДРЕНИЯ ВОДОРОДА В A1-РЗЭ ЭЛЕКТРОДЫ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА A1-РЗЭ-Н ЭЛЕКТРОДОВ

3.1 Исследование влияния температуры на диффузионно-кинетические характеристики катодного процесса электрохимической сорбции водорода на А1-РЗЭ электроде в потенциостатическом режиме

3.2 Влияние температуры на размерные эффекты процесса электрохимической сорбции водорода на Al-РЗЭ электродах и формирование Al-РЗЭ-Н в поверхностном слое по мере насыщения водородом

3.3 Термодинамические характеристики сплавов Al-РЗЭ-Н, формируемых в алюминиевом электроде по методу катодного внедрения, и оценка степени обратимости процесса сорбции водорода

3.4 Исследование физико-механических свойств Al-РЗЭ-Н электродов

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА НАКОПИТЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК А1-РЗЭ-Н ЭЛЕКТРОДОВ

4.1 Разработка метода оценки содержания водорода в сплавах А1-РЗЭ-Н в процессе хранения из электрохимических измерений

4.2 Макетные испытания электрохимических конденсаторов на основе А1-РЗЭ-Н электродов в потенциодинамическом режиме

4.3 Технологические рекомендации по изготовлению электродных материалов на основе сплавов А1-РЗЭ-Н для химических источников тока

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Комплексная оценка экспериментальных результатов формирования диффузионного слоя в А1-РЗЭ-Н электродах

Приложение Б. Поляризационные кривые сорбции водорода для А1-РЗЭ электродов

Приложение В. Термодинамические характеристики А1-РЗЭ-Н электродов

Приложение Г. Влияние температуры на микротвердость А1-РЗЭ-Н электродов155

Приложение Д. Расшифровка рентгеноструктурного анализа А1-Еи-Н сплава

Приложение Е. Потенциодинамические кривые А1-РЗЭ-Н сплавов

Приложение Ж. ЦВАМ макетов ЭХК с модифицированными алюминиевыми электродами

Приложение И. Справка о практическом применении результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка металлогидридных электродов на основе сплавов алюминий – редкоземельный элемент методом катодного внедрения»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Водород является перспективным топливом, но его применимость ограничивается сложностью хранения. Доступные способы хранения водорода в резервуарах в жидком или сжатом состоянии в условиях низких температур или высоких давлений не подходят для повседневного применения. Это объясняется двумя основными причинами -низкой плотностью энергии и отсутствием решения проблемы c обеспечением безопасности при транспортировке и хранении водорода [1-8].

Среди возможных способов аккумулирования водорода весьма перспективным является электрохимическая сорбция водорода, так как её можно проводить обратимо при комнатных температурах и давлениях, близких к нормальному атмосферному, с помощью простых устройств, широко используемых в настоящее время в технологии электрохимических процессов [9].

Наиболее многообещающей конструкцией аккумулятора водорода является устройство, изготовленное из материала на основе сплавов алюминия с редкоземельными элементами (РЗЭ) [10-12].

Разработка теории и технологии модифицирования поверхности алюминия металлами редкоземельного ряда является актуальной задачей современной электрохимической науки [13-15]. Изучение влияния природы внедряющего металла на морфологию поверхностного слоя, его адсорбционных, диффузионно-кинетических и термодинамических характеристик является определяющим в оценке научной и практической значимости проблемы создания таких материалов, в частности, при разработке электродов для металлогидридных источников тока, стационарных и мобильных энергоустановок [16-17]. Перспективность использования металлогидридов обусловлена не только высокой аккумулирующей емкостью по водороду в сочетании с возможностью хранения их при температурах, близких к комнатной, но и, что очень важно, высокой обратимостью процесса сорбции-десорбции водорода. Известно, что твердотельные материалы позволяют работать при температурах ниже 100 °C,

например, в условиях эксплуатации топливных элементов [18-20]. В отличие от интенсивно исследованных дигидридов алюминия и легких металлов гидриды сплавов алюминия с редкоземельными металлами мало изучены в качестве водородаккумулирующих материалов [21-27]. Для решения проблемы повышения термической стабильности гидридообразующих сплавов алюминия, в том числе и с РЗЭ, необходимо изучение их свойств: потенциала, термодинамических характеристик в зависимости от чувствительности кристаллической структуры к термической обработке.

Степень разработанности темы. В настоящей диссертационной работе для получения сплавов А1-РЗЭ путем электрохимической обработки алюминия в растворах солей РЗЭ использован метод катодного внедрения. Большой вклад в развитие теории метода катодного внедрения легирующего элемента в металлическую матрицу и практического его применения внесли отечественные ученые: Кабанов Б.Н., Астахов И.И., Попова С.С., Гутерман В.Е., Липкин М.С. и др. Несмотря на большое количество имеющихся работ по использованию метода катодного внедрения для синтеза интерметаллических соединений, работы по синтезу систем А1-РЗЭ-Н немногочисленны. Научные исследования по теме электрохимической обработки алюминия в растворах солей РЗЭ поддержаны грантом РФФИ № 20-33-90150 («Разработка технологии создания металлогидридного источника тока на основе матрицы А1-РЗЭ с целью реализации в водородной энергетике»).

Цель диссертационной работы заключается в разработке металлогидридных А1-РЗЭ электродов с повышенной сорбционной емкостью по водороду путем электрохимической обработки в водно-органическом растворе по методу катодного внедрения.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач: 1. Установить диффузионно-кинетические закономерности формирования сплавов А1-РЗЭ-Н по методу катодного внедрения из водно-органического раствора в широком интервале рабочих температур (от -20 °С до +50 °С), наиболее часто применяемом при эксплуатации химических источников тока.

2. Изучить влияние размерных эффектов, возникающих в структуре поверхностного слоя формирующегося сплава при изменении температуры электрохимической сорбции водорода на А1-РЗЭ электродах, с учетом термодинамического аспекта формирования А1-РЗЭ-Н в поверхностном слое по мере насыщения его водородом.

3. Изучить морфологию поверхности, фазовый и химический состав полученных водородаккумулирующих А1-РЗЭ-Н сплавов, их структуру в пределах цериевой подгруппы.

4. Оценить и обосновать взаимосвязь между диффузионно-кинетическими и физико-механическими размерными характеристиками поверхностного слоя А1-РЗЭ-Н электрода.

5. Разработать технологические рекомендации по обеспечению оптимальной сорбционной емкости А1-РЗЭ-Н электрода в процессе хранения, а также провести макетные испытания и рассчитать емкостные характеристики конденсаторов с полученными электродами А1-РЗЭ-Н.

Объектом исследования являются алюминий, его сплавы А1-РЗЭ, А1-РЗЭ-Н.

Предметом исследования являются процесс сорбции-десорбции водорода алюминием и его сплавами А1-РЗЭ в растворе диметилформамида в воде, термодинамические и емкостные характеристики синтезируемых сплавов в диапазоне температур от -20 °С до +50 °С.

Методология и методы исследования. В диссертационной работе применены следующие методы исследования: метод электрохимического (катодного) внедрения в потенциостатическом режиме, циклирование в потенциодинамическом режиме, бестоковая хронопотенциометрия, метод графоаналитического определения термодинамических характеристик синтезируемых материалов, а также физические методы: методы растровой электронной микроскопии, измерения микротвердости, оптической микроскопии и порогравиметрии, энергодисперсионного анализа, вторично-ионной масс-спектрометрии, рентгенофазового анализа, макетные испытания. Циклирование А1-РЗЭ-Н и А1-РЗЭ электродов проводили в потенциодинамическом режиме.

Статистическая обработка результатов эксперимента выполнена по методу регрессионного анализа.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Установлено, что сорбция водорода в А1-РЗЭ электрод происходит по вакансионному механизму с образованием гидридов алюминия и его сплавов с редкоземельными элементами.

2. Впервые получены данные по влиянию температуры в интервале

от -20 °С до +50 °С на кинетику диффузии внедрившихся атомов водорода в

глубь А1-РЗЭ электрода и на процесс образования зародышей

интерметаллических соединений (ИМС) в системе А1 -РЗЭ-Н (РЗЭ: La, Pr,

Sm, Eu, Сe). Константа внедрения возрастает в пределах 0,018-10-62 1/2 -13

22,176-10-6 А^см /с , коэффициент диффузии - от 0,588-10 до

-13

20,081-10 см2/с, размер зародышей - от 1,291 до 166,321 нм.

3. Впервые определены энергия активации процесса сорбции водорода и термодинамические характеристики сплавов А1-РЗЭ-Н, полученных электрохимическим способом по методу катодного внедрения в широком интервале рабочих температур (от -20 °С до +50 °С). Энергия активации процесса сорбции водорода лежит в пределах от 11,5 до 57,2 кДж/моль. Изменение энергии Гиббса (ДG) составляет от -33,2 до -44,1 кДж/моль, энтропии (ДS) - от 13,3 до 24,5 Дж/мольК, энтальпии (ДН) - от -26,4 до -38,3 кДж/моль.

4. Показано, что электрохимическая сорбция водорода приводит к уплотнению структуры сплава А1 -РЗЭ-Н и к формированию модифицированного слоя, содержащего оксо-, гидроксосоединения и гидриды элементов матрицы (А1-Н, РЗЭ-Н). Это приводит к преобладанию на поверхности плотных слоев мелкозернистой структуры и повышению за счёт этого важного параметра - микротвердости от 0,14 до 0,31 ГПа. Методами рентгенофазового, энергодисперсионного рентгеновского спектрального анализа, вторичной ионной масс-спектрометрии установлен химический и фазовый состав сформированного электрохимически поверхностного слоя,

содержащего в случае А^^ помимо сплава А^^Н, гидриды алюминия и европия, различного стехиометрического состава: А1Н 3, EuН2, EuН4.

5. Установлено, что при электрохимической сорбции водорода из раствора воды в ДМФ содержание водорода в А1-РЗЭ-Н сплавах лежит в интервале от (1,134+0,002)-10-5 до (14,41+0,002)-10-5 моль/см2.

Теоретическое значение результатов диссертационного исследования состоит в том, что полученные данные позволяют расширить научные представления о процессах, протекающих на сплавах системы А1-РЗЭ при формировании гидридообразующих систем на алюминии в водно-органических растворах по методу катодного внедрения, и их влиянии на размерные эффекты в формировании поверхностного слоя.

Практическая значимость выполненного исследования состоит в том, что полученные новые результаты об электрохимическом формировании сплавов А1-РЗЭ-Н из водно-органических растворов могут найти перспективное использование в качестве технологических основ изготовления электродов химических источников тока и конденсаторов с повышенными характеристиками: емкость 12,1- 114,1 Ф/г, удельная энергия 94 - 200 Вт-ч/кг. Полученные А1-РЗЭ-Н электроды прошли апробацию на НИИХИТ (АО), г. Саратов (имеется справка о практическом применении результатов). Разработанные программные обеспечения (свидетельства о регистрации программ для ЭВМ 2021664771 и 2021664852) могут быть использованы для расчетов диффузионно-кинетических и термодинамических характеристик сплавов, полученных электрохимическими методами.

Личный вклад автора состоит в обосновании цели и задач исследования, в проведении экспериментальных исследований и обработке результатов, а также в участии совместно с научным руководителем в анализе полученных данных и формулировке выводов. В совместных работах автору принадлежит ведущая роль при проведении экспериментальных исследований, научном обосновании полученных результатов, а также в подготовке данных для публикации в научных изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России. У соискателя нет конфликта интересов с соавторами по поводу авторских прав.

Достоверность результатов. Достоверность экспериментальных результатов основывается на применении современного оборудования и аналитической аппаратуры, использовании совокупности стандартных электрохимических и физико-химических методов исследования, отсутствии противоречий между результатами проведенных исследований с данными других исследователей, а также на корректной статистической обработке полученных результатов и соответствии установленных экспериментальных зависимостей основным фундаментальным представлениям электрохимии и электрохимической технологии.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Диффузионно-кинетические характеристики процесса катодной сорбции водорода сплавами А1-РЗЭ в температурном диапазоне от -20 °С до +50 °С.

2. Результаты расчёта термодинамических параметров А1-РЗЭ-Н сплавов путем графоаналитического определения и обоснование стабильности свойств разработанных сплавов системы А1-РЗЭ-Н в широком интервале температур (от -20 °С до +50 °С).

3. Результаты исследования методом сканирующей порогравиметрии и глубинного распределения микротвердости полученных материалов в зависимости от температуры и природы легирующего элемента.

4. Результаты металлографических исследований поверхности сформированных А1-РЗЭ-Н сплавов, а также результаты рентгенофазового и энергодисперсионного рентгеновского спектрального анализа и вторичной ионной масс-спектрометрии, химический и фазовый состав электродов системы А1-РЗЭ-Н.

5. Вольт-амперные характеристики количественной оценки влияния температуры процесса катодного внедрения на циклируемость изготовленных электродов и содержание водорода в сплавах А1-РЗЭ-Н. Технологические рекомендации по выбору электролита для обеспечения оптимальной сорбционной емкости А1-РЗЭ-Н электродов в процессе эксплуатации и хранения.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы достаточно широко представлены на международных и всероссийских конференциях: VII Международной молодежной конференции «Наноматериалы и нанотехнологии:

проблемы и перспективы» (Саратов, 2018), Всероссийской молодежной научной конференции «Наукоемкие проекты и технологии в машино- и приборостроении, медицине» (Саратов, 2018), XIV Всероссийской конференции молодых ученых «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика» (Саратов, 2019), II Международной научно-практической конференции «Современные технологии и автоматизация в технике, управлении и образовании» (Балаково, 2019), IV Международной научной конференции «Актуальные проблемы теории и практики электрохимических процессов» (Энгельс, 2020), II Всероссийской (национальной) научно-практической конференции «Современные проблемы материаловедения» (Липецк, 2021), IX Всероссийской конференции с международным участием «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах (ФАГРАН-2021)» (Воронеж, 2021).

Соответствие темы диссертации требованиям паспорта специальностей научных работников. Тема диссертационной работы соответствует паспорту специальности 05.17.03 - Технология электрохимических процессов и защита от коррозии по следующим пунктам: п. 1, 2, 3, 4, 5, 8.

Публикации. Результаты диссертационных исследований опубликованы в 24 печатных работах, из них 7 статей в научных журналах, входящих в перечень изданий, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России, 2 статьи в изданиях, входящих в базы данных Web of Science/Scopus. Получены 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ. В диссертационной работе отражены результаты, полученные при выполнении научных исследований в качестве исполнителя по гранту РФФИ № 20-33-90150 («Разработка технологии создания металлогидридного источника тока на основе матрицы Al-РЗЭ c целью реализации в водородной энергетике»).

Содержание и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 163 страницах, содержит введение, 4 главы, заключение, список условных сокращений, список литературы из 222 наименований, 35 таблиц, 37 рисунков и 8 приложений.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Угроза глобального потепления, вызываемая неуклонно растущим нерациональным использованием ископаемых видов топлива, потребует поиска новых стратегий применения неисчерпаемых источников энергии [28-30]. Одним из таких неисчерпаемых источников энергии является водород.

Водород как энергоноситель имеет большие перспективы использования в качестве возобновляемой и экологически чистой энергии [31]. Этот универсальный безопасный источник топлива может быть легко преобразован в желаемую форму энергии без вредных выбросов в атмосферу. Использование энергии водорода значительно снижает глобальную зависимость от ископаемого топлива и повышает эффективность процесса преобразования энергии как для двигателей внутреннего сгорания, так и для топливных элементов с протонопроводящей мембраной [32-38].

Для предприятий, занимающихся эксплуатацией водорода, решение проблемы хранения водорода является решающим препятствием в развитии водородной экономики для обслуживания современных видов транспортных средств, например, автомобилей на топливных элементах. Критическими свойствами материалов, предназначенных для хранения водорода, являются легкий вес, стоимость и доступность, высокая объемная и гравиметрическая плотность водорода, быстрая кинетика, легкость активации, низкая температура диссоциации, подходящие термодинамические свойства, долговременная стабильность характеристик при эксплуатации в режиме циклирования, высокая степень обратимости процесса сорбции-десорбции водорода.

Хотя к настоящему моменту исследованы различные системы для хранения водорода, такие как гидриды металлов и сплавов, сложные гидриды, а также адсорбенты и наноматериалы, полимерные нанокомпозиты [39], тем не менее ни один из этих материалов не соответствует всей совокупности необходимых

критериев хранения водорода, таких как: высокое содержание водорода (> 6,0 мас.%), стабильное термодинамическое состояние (30-55 кДж/моль Н2), температура ниже 100 °С для доставки водорода, бортовая заправка водородом, циклическая обратимость (~ 1000 циклов). Среди различных систем хранения водорода широкое применение нашли металлогидриды, которые в дальнейшем будут рассматриваться в данной работе.

1.1 Электрохимическое модифицирование поверхности в водных и водно-органических растворах как способ получения металлогидридных систем

Гидриды находят широкое применение в технологиях обработки, транспортировки, хранения водорода благодаря свойству металлов обратимо абсорбировать значительные количества водорода с высокой скоростью сорбции-десорбции [39]. Среди электрохимических способов синтеза гидридов весьма перспективным является способ электрохимической обработки металлов и сплавов по методу катодного внедрения. Реакция внедрения представляет собой элементарный акт разряда катиона металла в местах дефектов кристаллической решетки и последовательное его взаимодействие с вакансиями кристаллической решётки металлического электрода, а также образование зародышей фазы интерметаллического соединения (ИМС) или твёрдого раствора атомов внедряющегося металла с металлом электрода [40-45].

Ключевым отличием процесса катодного внедрения от процесса сплавообразования при электроосаждении, хемосорбции и осаждении из раствора смеси солей является место протекания реакции. При катодном внедрении реакция происходит на электроде из чужеродного металла, обладающего существенным химическим сродством к внедряющемуся металлу при потенциале положительнее равновесного потенциала образующегося сплава (ИМС, твердый раствор). Процесс катодного внедрения завершается под границей раздела фаз как элементарный акт внутри поверхностного слоя твердотельного металлического электрода, сопровождаясь полным переносом заряда электрода на внедряющийся

катион. Далее рост слоя сплава в толщину протекает по законам диффузии и зависит от концентрации объемных дефектов. Кинетические свойства процесса при этом сильно зависят от структуры и толщины материала электрода. Полное и частичное замещение вакансий кристаллической решётки металла-растворителя атомами растворяющегося металла приводит к образованию твёрдых растворов замещения, обладающих малой энергией взаимодействия в широком спектре концентраций. Образование фаз твёрдых растворов зависит от сходности параметров атомов внедряющегося металла и металла-растворителя. При этом разница атомных радиусов не должна превышать 10 %. Увеличение данного показателя приводит к смещению баланса металл - растворитель - металл внедрения в сторону процесса образования ИМС, характеризующихся индивидуальной кристаллической решеткой и стехиометрическим составом в пределах области гомогенности [46-49].

Таким образом, процесс катодного внедрения определяется переходом металла внедрения из состояния иона в растворе в состояние атома и взаимодействием с вакансией внутри металла электрода и является многостадийным процессом, характеризующимся большим разнообразием видов кинетического контроля. Метод катодного внедрения является наиболее подходящим для формирования на электроде фазы с заданными составом и свойствами и доступным для внедрения водорода в интерметаллические соединения алюминия РЗЭ с возможностью получения металлогидридного электрода с необходимыми диффузионно-кинетическими и термодинамическими свойствами. При этом значимую роль в процессе катодного внедрения выполняет стадия зародышеобразования, в которой важную роль играет размерный эффект.

1.2 Роль размерного эффекта при катодном внедрении водорода в интерметаллические соединения А1-РЗЭ

Основой большинства методов синтеза водородных наноструктур является насыщение водородом поверхностных слоёв материала [50]. В работах [51, 52]

для этих же целей предлагается использовать метод высокоэнергетического размола, при помощи которого становится возможным получение из исходных металлических компонентов высокодисперсных порошков гидридообразующих интерметаллидов типа Mg2Ni.

С развитием рынка сенсорных устройств возрос интерес к получению гидридоаккумулирующих материалов в виде плёнок [56, 57], сделав задачу их получения и исследования актуальной потребностью современной электрохимии: ранее исследования носили эпизодический характер [53-55]. Подавляющее количество исследований выполнено на плёнках с использованием классических систем Pd-H2 [58] и №-Н2. Достаточно распространены другие типы однослойных на основе магния или многослойных плёнок на основе мишметалла (ММ) и магния. Для изготовления наногидридов используются металлические нанопорошки и кластеры, среди способов получения которых следует отметить следующий метод [59]: сперва происходит конденсация палладия в инертной среде, затем электрохимическое получение кластеров палладия и дальнейшая стабилизация их поверхности водопроницаемой полимерной плёнкой, после чего синтез гидрида магния с его распылением в водородной дуговой плазме.

В поликристаллическом образце объём приграничных областей с аморфной структурой составляет порядка 3s/L, где s - ширина приграничной области, L — величина зерна. Как правило, ширина s составляет порядка 1 нм. Гидридные наноструктуры образуют общий класс неупорядоченных объектов из-за близости к аморфным фазам. Важными задачами исследования являются определение степени обогащения водородом поверхности раздела, обнаружение дефектов и изменения положения водорода внутри нанозёрен, являющихся кристаллической основной фазой материала. Существующие немногочисленные исследования не освещают в полной мере данные вопросы.

В работе [60] достаточно подробно исследован процесс диффузии водорода в неупорядоченных металлах и аморфных сплавах, для которых характерны такие особенности взаимодействия с водородом, как сильная растворимость и высокая концентрационная зависимость. Разработаны различные теоретические модели,

предполагающие наличие широкого спектра распределения позиций для размещения водородных атомов в рассматриваемых системах [61]. В неупорядоченных объектах для водородной диффузии характерно отклонение от аррениусовской функции температурного коэффициента диффузии [62].

Для лантановых и иттриевых плёнок с тонкими слоями палладия, пропускающими водород и препятствующими окислению образцов, установлены превращения металл - дигидрид - тригидрид, происходящие с существенными изменениями электрических и оптических свойств - изменение характеристик светопропускания с изменением коэффициента отражения в диапазоне видимого света и появление у металлов полупроводниковых свойств [62].

Обнаруженные эффекты воздействия водорода на электрические характеристики наноструктурных тонких плёнок гидрида палладия большей частью аналогичны характеристикам обычного гидрида палладия [57-60]. Электронная теплоёмкость, сверхпроводимость, низкотемпературная магнитная восприимчивость, строение PdH в нанокристаллическом состоянии требуют дальнейшего детального исследования, чтобы использовать данную технологию для защиты от окисления зеркально переключаемых плёнок на основе РЗЭ в различной электронике. В связи с этим перспективным подходом становится рассмотрение гидридных систем в качестве основного элемента в электрохимических источниках тока.

1.3 Получение, структура и свойства известных металлогидридов

и металлогидридных систем

Способность металлов поглощать водород известна с середины XIX века с открытием гидрида палладия (PdHx) [62, 63]. В 1969 году [64] был обнаружен первый известный сплав, способный обратимо поглощать водород при низких температурах SmCo5. Вслед за ним был открыт сплав LaNi5 [65]. В настоящее время соединения типа AB5 широко используются в №-МН батареях [66]. Хотя эти соединения отвечают всем критериям в отношении обратимости,

стабильности и кинетики, сохранность их емкости по водороду невелика и не превышает 1,49 мас.%. Это сдерживает возможность их практического применения [67].

Простые бинарные гидриды металлов могут быть сгруппированы в четыре основных типа в зависимости от природы связи металл-водород [68, 69]:

а) ионные или солевые гидриды. К этой группе относятся бинарные гидриды щелочных (КН) и щелочноземельных металлов (СaH2) от кальция до бария. Кроме того, к ионным гидридам относятся тригидриды редкоземельных элементов и дигидриды EuH2 и YbH2;

б) ковалентные гидриды представляют собой соединения водорода с неметаллами (H2O, сероводород, СН4, ^ЫНэ, AlHз). Из-за сложности синтеза ковалентные гидриды не являются хорошими кандидатами для хранения водорода;

в) гидриды металлов. Большинство металлических гидридов, которые могут быть использованы для хранения водорода, имеют металлическую природу связи Ме-Н. Гидриды переходных металлов образованы переходными металлами, включая лантаноиды и актиноиды. В эту группу гидридов входят гидрид титана, гидрид тория и т. д.;

г) комплексные борогидриды. Борогидриды NaBH4, КВН4 широко используются в органическом синтезе для восстановления альдегидов и кетонов до спиртов. Одним из важных свойств этих соединений является высокая гравиметрическая плотность водорода благодаря низкому атомному весу бора и большому количеству связанного водорода.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лукьянова Виктория Олеговна, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Электрохимические технологии реализации систем безопасного хранения водорода / Ю.Н. Шалимов [и др.] // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2018. - Т. 14. - № 3. - С. 163-170.

2. 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.

3. Nanomaterials for hydrogen storage applications: a review / M.U. Niemann [et al.] // Journal of Nanomaterials. - 2008. - Vol. 2008. - P. 950-967.

4. Nanostructured metal hydrides for hydrogen storage / A. Schneemann [et al.] // Chemical reviews. - 2018. - Vol. 118. - № 22. - P. 10775-10839.

5. Singh, R. Nanomaterials in the advancement of hydrogen energy storage / R. Singh, A. Altaee, S. Gautam // Heliyon. - 2020. - Vol. 6. - №7. - P. e04487.

6. Sakintuna, B. Metal hydride materials for solid hydrogen storage: a review / B. Sakintuna, F. Lamari-Darkrim, M. Hirscher //International journal of hydrogen energy. - 2007. - Vol. 32. - № 9. - P. 1121-1140.

7. Emerging electrochemical energy conversion and storage technologies / S.P.S. Badwal [et al.] // Frontiers in chemistry. - 2014. - Vol. 2. - P. 79.

8. Materials for hydrogen-based energy storage-past, recent progress and future outlook / M. Hirscher [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2020. - Vol. 827. -P. 153548.

9. Eftekhari, A. Electrochemical hydrogen storage: opportunities for fuel storage, batteries, fuel cells, and supercapacitors / A. Eftekhari, B.Fang // International Journal of Hydrogen Energy. - 2017. - Vol. 42. - № 40. - P. 25143-25165.

10. The influence of cerium on the hydrogen storage properties of La^CexNis Alloys / M. P?ska [ et al.] // Energies. - 2020. - Vol. 13. - № 6. - P. 1437.

11. Возможности применения редкоземельных элементов при создании конструкционных материалов для атомной промышленности Украины / В.М. Ажажа [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. - 2008. - № 1. - С. 195-201.

12. Huang, H. The electrochemical applications of rare earth-based nanomaterials / H. Huang, J.J. Zhu // Analyst. - 2019. -Vol. 144. - № 23. - P. 6789-6811.

13. Звягинцева, А.В. Гибридные функциональные материалы, формирующие металлические структуры с оптимальной дефектностью для хранения водорода в гидридной форме / А.В. Звягинцева // Альтернативная энергетика и экология. - 2017. - № 16-18. - С. 89-103.

14. Potential porous mediums for electrochemical hydrogen storage: state of art and comparative study / H. Jindal [et al.] // Materials today: Proceedings. - 2020. - Vol. 21. - P. 1888-1898.

15. Mechanochemistry of metal hydrides: recent advances / J. Huot [et al.] // Materials. - 2019. - Vol. 12. - № 17. - P. 2778.

16. Modi, P. Room temperature metal hydrides for stationary and heat storage applications: a review / P. Modi, K.F. Aguey-Zinsou // Frontiers in Energy Research. -2021. - Vol. 9. - P. 128.

17. Hydrogen storage technologies for stationary and mobile applications: Review, analysis and perspectives / I.A. Hassan [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2021. - Vol. 149. - P. 111311.

18. Huggins, R.A. Ternary electrodes under equilibrium or near-equilibrium conditions / R.A. Huggins // Energy Storage. - 2016. - P. 181-208.

19. Технологии хранения водорода. Водородные накопители энергии / А.А. Хохонов [и др.] // Успехи в химии и химической технологии. - 2020. - T. 34. -№ 12 (235). - C. 47-52.

20. Edwards, P.P. Hydrogen energy / P.P. Edwards, V.L. Kuznetsov, W.I.F. David // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. - 2007. - Vol. 365. - № 1853. - P. 1043-1056.

21. Saraswathi, G. Electrochemical synthesis of aluminium hydride for hydrogen storage / G. Saraswathi, B. Nirmala, N. Rajalakshmi // J. Environ. Nanotechnol. - 2017. -Vol. 6. - № 1. - P. 34-38.

22. Тарасов, Б.П. Физикохимия водород-аккумулирующих материалов / Б.П. Тарасов // Водородные энергетические технологии: Материалы семинара лаборатории ВЭТ ОИВТ РАН: сб. науч. тр. - М.: ОИВТ РАН, 2017. - С. 78-100.

23. Agaoglu, G.H. Elaboration and electrochemical characterization of Mg-Ni hydrogen storage alloy electrodes for Ni/MH batteries / G.H. Agaoglu, G. Orhan // International Journal of Hydrogen Energy. - 2017. - Vol. 42. - № 12. - P. 8098-8108.

24. Мирсаидов, У.М. Изучение влияния обработки гидрида алюминия различными кислотами на его термическую стабильность / У.М. Мирсаидов, М.Ю. Акрамов, А. Бадалов // Известия Академии наук Республики Таджикистан. Отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук. - 2016. - № 2. - С. 81-87.

25. Некоторые аспекты развития химии борогидридов и алюмогидридов лантаноидов / Б.А. Гафуров [и др.] // Доклады Академии наук Республики Таджикистан. -2009. - T. 52. - № 6. - С. 456-459.

26. Methylaluminum supported rare earth metal dihydrides / C. Schadle [et al.] // Angewandte Chemie International Edition. - 2013. - Vol. 52. - № 50. -P. 13238-13242.

27. Моделированный, механохимический синтез гидридных соединений бора и алюминия и их энергетические, термодинамические характеристики / У.М. Мирсаидов [и др.] - Душанбе: Дониш, 2021. - 96 с.

28. Перспективные технологии использования биоводорода в энергоустановках на базе топливных элементов (обзор) / Д.О. Дуников [и др.] // Теплоэнергетика. - 2013. - № 3. - С. 48-57.

29. Satyapal, S. Gassing up with hydrogen / S. Satyapal, J. Petrovic, G. Thomas // Scientific American. - 2007. - Vol. 296. - № 4. - P. 80-87.

30. Перспективы развития водородной энергетики / В.Ф. Бабкин [и др.] // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. - 2016. - Т. 2. - № 1(7). -C. 232-237.

31. Sakintuna, B. Metal hydride materials for solid hydrogen storage: a review / B. Sakintuna, F. Lamari-Darkrim, M. Hirscher // International Journal of Hydrogen Energy. - 2007. - Vol. 32. - № 9. - P. 1121-1140.

32. Клямкин, С. Н. Металлогидридные композиции на основе магния как материалы для аккумулирования водорода / С.Н. Клямкин // Российский химический журнал. - 2006. - Т. 50. - № 6. - С. 49-55.

33. Zuttel, A. Materials for hydrogen storage / A. Zuttel // Materials Today. -2003. - Vol. 6. - № 9. - P. 24-33.

34. Казаков, А.Н. Многокомпонентные металлогидридные материалы для систем водородного аккумулирования энергии / А.Н. Казаков, В.И. Борзенко // Альтернативная и интеллектуальная энергетика. - 2018. - С. 104-105.

35. Анодные материалы для металлогидридных топливных элементов / В.И. Борзенко [и др.] // Возобновляемая энергетика XXI век: Энергетическая и экономическая эффективность: материалы IV Международного конгресса REENCON-XXI. - М.: ОИВТ РАН, 2018. - С. 26-44.

36. Тарасов, Б.П. Материалы и системы хранения водорода для питания топливных элементов / Б.П. Тарасов // Топливные элементы и энергоустановки на их основе: сборник тезисов Всероссийской конференции с международным участием Институт физики твердого тела Российской академии наук. -Черноголовка: Изд-во Черноголовка, 2013. - С. 95-96.

37. Seayad, A.M. Recent advances in hydrogen storage in metal-containing inorganic nanostructures and related materials / A.M. Seayad, D.M. Antonell // Advanced Materials. -2004. - Vol. 16. - № 9-10. - P. 765-777.

38. Schuth, F. Light metal hydrides and complex hydrides for hydrogen storage / F. Schuth, B. Bogdanovic, M. Felderhoff // Chemical Communications. -2004. - Vol. 10. -№ 20. - P. 2249-2258.

39. Fichtner, M. Nanotechnological aspects in materials for hydrogen storage / M. Fichtner //Advanced Engineering Materials. - 2005. - Vol. 7. - № 6. - P. 443-455.

40. Булюкина, В.А. Функциональное поведение материалов на основе фосфата железа(11)-лития со структурой трифилит в литий-аккумулирующей

системе с водным электролитом / В.А. Булюкина, А.В. Ушаков, А.В. Чуриков // Электрохимическая энергетика. - 2017. - Т. 17. - № 1. - С. 37-55.

41. Астахов, И.И. Исследование кинетики катодного внедрения, идущего с образованием твердых растворов / И.И. Астахов, Г.Л. Теплицкая // Электрохимия. -1979. - № 9. - С. 1363-1367.

42. Озерянская, В.В. Процессы сплавообразования при электрохимическом внедрении лития в интерметаллические соединения магния с цинком / В.В. Озерянская, В.Е. Гутерман // Электрохимия. - 2007. -Т. 43. -№ 12. - С. 1479-1486.

43. Кузнецов, С.А. Электрохимическое поверхностное легирование ниобия лантаном в солевых расплавах / С.А. Кузнецов // Физика и химия стекла. - 2014. -Т. 40. - № 1. - С. 151-157.

44. Щербинина, О.Н. Закономерности электрохимического сплавообразования на медном электроде при катодной обработке в водных растворах солей висмута и свинца / О.Н. Щербинина, С.С. Попова // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. - 2011. - Т. 54. -№ 11. - С. 3-19.

45. Астахов, И.И. Диффузионная кинетика электрохимического внедрения / И.И. Астахов // Электрохимия. - 1973. -Т. 9. - № 4. - С. 521-525.

46. Бокштейн, Б.С. Диффузия атомов и ионов в твердых телах / Б.С. Бокштейн, А.Б. Ярославцев. - М.: МИСИ, 2005. - 362 с.

47. Мюллер, У. Структурная неорганическая химия / У. Мюллер. -Долгопрудный: Интеллект, 2010. -351 с.

48. Мондольфо, Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов: пер. с англ. / Л.Ф. Мондольфо. - М.: Металлургия, 1979. - 640 с.

49. Ярославцев, А.Б. Ионообменные мембранные материалы: свойства, модификация и практическое применение / А.Б. Ярославцев, В.В. Никоненко // Российские нанотехнологии. - 2009. - Т. 4. - № 3-4. - С. 33-53.

50. Андриевский, Р.А. Водород в наноструктурах / Р.А. Андриевский // Успехи физических наук. - 2007. - Т. 177. - № 7. - С. 721-735.

51. In situ measurement technologies on solid-state hydrogen storage materials: a review / H.J. Lin [et al.] // Materials Today Energy. - 2020. - Vol. 17. - P. 100463.

52. How to design hydrogen storage materials? Fundamentals, synthesis, and storage tanks / Q. Lai [et al.] // Advanced Sustainable Systems. - 2019. - Vol. 3. - № 9. -P. 1900043.

53. Платино- и палладийсодержащие углеродные наноматериалы как катализаторы гидрирования и гидрогенизационного аминирования / Н.А. Магдалинова [ и др.] // Известия Академии наук. Серия химическая. - 2011. -№ 6. - С. 1060.

54. Особенности взаимодействия водорода со сферическими частицами сплава титана с алюминием и оловом / В.Н. Фокин [и др.] // Неорганические материалы. - 2006. - Т. 42. - № 3. - С. 304-306.

55. Baykara, S.Z. Hydrogen: a brief overview on its sources, production and environmental impact / S.Z. Baykara // International Journal of Hydrogen Energy. -2018. - Vol. 43. - № 23. - P. 10605-10614.

56. Carbon nanostructures in an ammonium medium / V.N. Fokin [ et al.] // Russian Journal of General Chemistry. - 2007. - Vol. 77. - № 10. - P. 1655-1661.

57. Temperature-induced transformations in hydrogenated and fluorinated singlewall carbon nanotubes studied by Raman scattering / K.P. Meletov [et al.] // Journal of Experimental and Theoretical Physics. - 2011. - Vol. 112. - № 6. - P. 979-985.

58. Термостабильные соединения водорода на базе углеродных нанотрубок и нановолокон, полученные под высоким давлением / И.О. Башкин [и др.] // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2004. - Т. 79. -№ 5. - С. 280-285.

59. Hydrogenation of C60 at 2 GPa pressure and high temperature / A. V. Talyzin [et al.] // Chemical physics. - 2006. - Vol. 325. - № 2-3. - P. 445-451.

60. A review of recent advances on the effects of microstructural refinement and nano-catalytic additives on the hydrogen storage properties of metal and complex hydrides / R.A. Varin [et al.] // Energies. - 2011. - Vol. 4. - № 1. - P. 1-25.

61. Hydrogen blister formation and cracking behavior for various tungsten materials / Y. Ueda [et al.] // Journal of nuclear materials. - 2005. - Vol. 337. -P. 1010-1014.

62. Metal hydride hydrogen compressors: a review / M.V. Lototskyy [et al.] // International journal of hydrogen energy. - 2014. - Vol. 39. - № 11. - P. 5818-5851.

63. A bibliometric survey of paraffin/olefin separation using membranes / D.M.V. Miranda [ et al.] // Membranes. - 2019. - Vol. 9. - № 12. - P. 157.

64. Zuttel, J.A. Hydrogen storage and distribution systems / J.A. Zuttel // Mitigation and adaptation strategies for global change. - 2007. - Vol. 12. - № 3. -P. 343-365.

65. Новиков, А.В. Исторический обзор и перспективы развития аккумуляторных батарей / А.В. Новиков, А.В. Бурмистров // Апробация. - 2016. -№ 4. - C. 12-22.

66. Разработка технологических основ создания герметичного никель-металлогидридного аккумулятора типа НМГ-6 / Е.Е. Савина [и др.] // Электрохимическая энергетика. - 2007. - Т. 7. - № 4.- C. 210-215.

67. Saraswathi, G. Electrochemical synthesis of aluminium hydride for hydrogen storage / G. Saraswathi, B. Nirmala, N. Rajalakshmi // J. Environ. Nanotechnol. - 2017. - Vol. 6. - № 1. - P. 34-38.

68. Надольский, Д.С. Водородаккумулирующие материалы / Д.С. Надольский, Л.Р. Зиннатуллина, Н.А. Медведева // Вестник Пермского университета. Сер. Химия. - 2019. - Т. 9. - № 2. - С. 106-125.

69. Булычев, Б.М. Молекулярные и ионные гидриды металлов как источники водорода для энергетических установок / Б.М. Булычев, П.А. Стороженко // Альтернативная энергетика и экология. - 2004. - № 4. - С. 5-10.

70. Rongeat, C. Effect of particle size on the electrode performance of MgNi hydrogen storage alloy / C. Rongeat, L. Roué // Journal of power sources. - 2004. -Vol. 132. - № 1-2. - P. 302-308.

71. Boateng, E. Recent advances in nanomaterial-based solid-state hydrogen storage / E. Boateng, A. Chen // Materials Today Advances. - 2020. - Vol. 6. -P. 100022.

72. Experimental and numerical study of the isotherms and determination of physicochemical parameters of the hydrogen absorption/desorption process by the metal hydrides / A. Bajahzar [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. - 2020. -Vol. 45. - № 30. - P. 15281-15293.

73. Bhat, K.S. Electrochemical hydrogen-storage performance of copper sulfide micro-hexagons / K.S. Bhat, H.S. Nagaraja // International Journal of Hydrogen Energy. -2021. - Vol. 46. - № 7. - P. 5530-5536.

74. Вербецкий, В.Н. Гидриды интерметаллических соединений-синтез, свойства и применение для аккумулирования водорода / В.Н. Вербецкий, С.В. Митрохин // Альтернативная энергетика и экология. - 2005. - № 10. - С. 41-61.

75. Hydrogen-A sustainable energy carrier / K.T. M0ller [et al.] // Progress in Natural Science: Materials International. - 2017. - Vol. 27. - № 1. - P. 34-40.

76. Zuttel, A. Materials for hydrogen storage / A. Zuttel // Materials today. -2003. - Vol. 6. - № 9. - P. 24-33.

77. Hydrogen storage and electrochemical properties of annealed low-Co AB5 type intermetallic compounds / A.N. Kazakov [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. - Vol. 46. - № 25. - P. 13622-13631.

78. Liu, Y. Intermetallic compounds synthesized by mechanical alloying for solid-state hydrogen storage: A Review / Y. Liu, D. Chabane, O. Elkedim //Energies. -2021. - Vol. 14. - № 18. - P. 5758.

79. Rare earth-Mg-Ni-based alloys with superlattice structure for electrochemical hydrogen storage / W. Jiang [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2021. -P. 161381.

80. Методы хранения водорода и возможности использования металлогидридов / Б.П. Тарасов [и др.] // Альтернативная энергетика и экология. -2005. - № 12. - С. 14-37.

81. Complex metal hydrides for hydrogen, thermal and electrochemical energy storage / K.T. M0ller [et al.] // Energies. - 2017. - Vol. 10. - № 10. - P. 1645.

82. Role of nucleation in the development of first-order phase transformations / A.E. Gvozdev [et al.] // Inorganic Materials: Applied Research. - 2015. - Vol. 6. - № 4. -P. 283-288.

83. Tuning LiBH4 for hydrogen storage: Destabilization, additive, and nanoconfinement approaches / J. Puszkiel [et al.] // Molecules. - 2020. - Vol. 25. -№ 1. - P. 163.

84. Водород-генерирующие материалы для источников водорода гидролизного типа / Р.С. Назаров [и др.] // Альтернативная энергетика и экология. -2010. - № 6. - С. 26-32.

85. Елецкий, А.В. Сорбционные свойства углеродных наноструктур / А.В. Елецкий //Успехи физических наук. - 2004. - Т. 174. - № 11. - С. 1191-1231.

86. Проблемы аккумулирования и хранения водорода / В.Н. Фатеев [и др.] // Kimya Problem^n. - 2018. - № 4.- C. 453-483.

87. Catalytic activity of noble metals promoting hydrogen uptake /

A. Borgschulte [et al.] // Journal of Catalysis. - 2006. - Vol. 239. - № 2. - P. 263-271.

88. Review of the current technologies and performances of hydrogen compression for stationary and automotive applications / G. Sdanghi [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2019. - Vol. 102. - P. 150-170.

89. Dornheim, M. Thermodynamics of metal hydrides: tailoring reaction enthalpies of hydrogen storage materials / M. Dornheim // Thermodynamics-Interaction Studies-Solids, Liquids and Gases. - Intech Open, 2011. - P. 891-918.

90. Panella, B. Hydrogen adsorption in different carbon nanostructures /

B. Panella, M. Hirscher, S. Roth // Carbon. - 2005. - Vol. 43. - № 10. - P. 2209-2214.

91. Скундин, А.М. Использование алюминия в низкотемпературных химических источниках тока / А.М. Скундин, Н.В. Осетрова // Электрохимическая энергетика. - 2005. - Т. 5. - № 1. - С. 3-15.

92. Solution activators of aluminum electrochemistry in organic media / S. Licht [et al.] // Journal of the Electrochemical Society. - 2000. - Vol. 147. - № 2. - P. 496.

93. Бушкова, О.В. Новые соли лития в электролитах для литий-ионных аккумуляторов (обзор) / О.В. Бушкова, Т.В. Ярославцева, Ю.А. Добровольский // Электрохимия. - 2017. - Т. 53. - № 7. - С. 763-787.

94. Архипов, Д.М. Типы электролитов и электродных материалов в конструкции симметричных суперконденсаторов / Д.М. Архипов // Инновационные технологии современной научной деятельности: стратегия, задачи, внедрение: сборник статей Международной научно-практической конференции. - Уфа: Аэтерна, 2019. - С. 12-18.

95. Ion and solvent transfer of polyaniline films electrodeposited from deep eutectic solvents via EQCM / H.K. Ismail [et al.] // Journal of Solid-State Electrochemistry. - 2019. - Vol. 23. - № 11. - P. 3107-3121.

96. Шавкунов, С.П. Электродные процессы при электроосаждении алюминия в ароматических растворителях / С.П. Шавкунов, Т.Л. Стругова // Электрохимия. - 2003. - Т. 39. - № 6. - С. 714-721.

97. Emerging nonaqueous aluminum ion batteries: challenges, status, and perspectives / Y. Zhang [et al.] // Advanced Materials. - 2018. - Vol. 30. - № 38. -P. 1706310.

98. Review of current progress in non-aqueous aluminium batteries / B. Craig [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2020. - Vol. 133. - P. 110100.

99. Transport numbers in the basic 1-butyl-3-methylimidazolium chloroaluminate ionic liquid / V.A. Elterman [et al.] // Journal of Molecular Liquids. - 2021. - Vol. 335. -P. 116147.

100. Development status and future prospect of non-aqueous potassium ion batteries for large scale energy storage / J. Zhang [et al.] // Nano Energy. - 2019. - Vol. 60. - P. 340-361.

101. Коровин, Н.В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки: состояние развития и проблемы / Н.В. Коровин // Альтернативная энергетика и экология. - 2004. - № 10. - С. 8-14.

102. Коровин, Н.В. Никель-кадмиевые аккумуляторы / Н.В. Коровин // Электронные компоненты. - 2011. - № 6. - С. 51.

103. Григорьева, И.О. Коррозионно-электрохимическое поведение алюминия в хлоридсодержащих электролитах / И.О. Григорьева, А.Ф. Дресвянников // Вестник Казанского технологического университета. - 2011. -№ 11. - C. 160-166.

104. A Method of producing Al-REE master alloys using exchange reduction reaction / K.V. Maksimtsev [et al.] // ECS Transactions. - 2020. - Vol. 98. - № 10. - P. 271.

105. Закономерности изменения температуры и энтальпии плавления лантаноидов / А.Б. Бадалов [и др.] // Вестник Курган-Тюбинского государственного университета имени Носира Хусрава. - 2015. - № 4. - С. 11-14.

106. Моделирование закономерности изменения энтальпии плавления интерметаллидов систем магний-лантаноиды, богатых магнием / И.Р. Исмоилов [и др.] // Горные науки и технологии. - 2019. - Т. 4. - № 2. - С. 111-121.

107. Цюан, Ц. Закономерность изменения температуры плавления эвтектики систем сурьма-лантаниды в области богатых сурьмой / Ц. Цюан, Ю.С. Азизов, А. Б. Бадалов // Политехнический вестник. Серия: Инженерные исследования. -2020. - № 1. - С. 83-87.

108. Энтальпия смешения расплавов Al-Yb / В.С. Судавцова [и др.] // Журнал физической химии. - 2012. - Т. 86. - № 8. - С. 1311-1315.

109. Adsorption of lanthanum and cerium on chelating ion exchange resins: kinetic and thermodynamic studies / A.B. Botelho Junior [et al.] // Separation Science and Technology. - 2021. - P. 1-10.

110. Структурные типы гекса(изотиоцианато)хроматов (III) окта(е-капролактам)лантаноидов (III). Фазовый переход с обратимым двойникованием / А.В. Вировец [и др.] // Журнал структурной химии. - 2009. - Т. 50. - № 1. -С. 144-155.

111. Зобков, Д.В. Влияние потенциала и природы растворителя на кинетику катодного внедрения неодима в алюминиевый электрод / Д.В. Зобков, И.Ю. Гоц, С.С. Попова // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. - 2006. - Т. 49. - № 5. - С. 113-113.

112. Бочаров, Р.С. Влияние температуры на кинетику образования твердого раствора при катодном внедрении кальция в алюминиевую матрицу / Р.С. Бочаров, И.Ю. Гоц, С.С. Попова // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. - 2007. - Т. 50. - № 6. - С. 113-114.

113. Влияние магнитного поля на размерные эффекты алюминиевых электродов, модифицированных самарием и водородом, их электрохимические и физико-химические параметры / А.С. Маджуло [и др.] // Перспективные материалы. -2016. - № 1. - С. 24-31.

114. Characterization of near net-shape castable rare earth modified aluminum alloys for high temperature application / Z.C. Sims [et al.] // Light Metals 2016. -Springer, Cham, 2016. - P. 111-114.

115. Термодинамические свойства расплавов системы Al-La / В.Г. Кудин [и др.] // Журнал физической химии. - 2013. - Т. 87. - № 3. - С. 364-370.

116. Термодинамические свойства расплавов системы Al-Y / В.С. Судавцова [и др.] // Журнал физической химии. - 2011. - Т. 85. - № 1. - С. 5-12.

117. Особенности взаимодействия компонентов и поверхностные свойства расплавов А1-РЗМ / В.И. Кононенко [и др.] // Расплавы. - 2007. - № 4. - С. 20-30.

118. Thermodynamic re-assessment of the lanthanum-tin system / X. Li [ et al.] // Journal of phase equilibria and diffusion. - 2019. - Vol. 40. - № 4. - P. 653-667.

119. Khalaf, K.A.M. The low temperature specific heat of single crystal Er-Al2 compound / K. A. M. Khalaf // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2019. -Vol. 469. - P. 178-182.

120. Gschneidner, Jr K. A. Binary rare earth Laves phases—an overview / JrK.A. Gschneidner, V.K. Pecharsky // Zeitschrift für Kristallographie-Crystalline Materials. - 2006. - Vol. 221. - № 5-7. - P. 375-381.

121. Ab initio calculation of the total energy and elastic properties of Laves phase C15 AhRE (RE= Sc, Y, La, Ce-Lu) / X. Tao [et al.] // Computational Materials Science. - 2008. - Vol. 44. - № 2. - P. 392-399.

122. Энтальпия смешения расплавов Al-Yb / В.С. Судавцова [и др.] // Журнал физической химии. - 2012. - Т. 86. - № 8. - С. 1311-1315.

123. Optical and magneto-optical properties and electronic structures of single-crystalline R Al 2 (R= Y, La, Ce, Pr, and Lu) / R.J. Lange [et al.] // Physical Review B. -2000. - Vol. 63. - № 3. - P. 035105.

124. Thermodynamic evaluation of the Al-H system / C. Qiu [et al.] // Journal of phase equilibria and diffusion. - 2004. - Vol. 25. - № 6. - P. 520-527.

125. Statistical model of defects in Al-H system / M. Ji [et al.] // Physical Review B. - 2010. - Vol. 81. - № 2. - P. 024105.

126. Дрозин, А.Д. Применение равновесных диаграмм состояния для расчета кинетики ликвации при охлаждении двухкомпонентного расплава / А.Д. Дрозин, Е.Ю. Куркина // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2020. - Т. 63. - № 2. - С. 129-134.

127. Destabilization of lithium hydride and the thermodynamic assessment of the Li-Al-H system for solar thermal energy storage / P. Javadian [et al.] // RSC advances. -2016. - Vol. 6. - № 97. - P. 94927-94933.

128. Heat of adsorption in microporous high-surface-area materials / B. Schmitz [et al.] // Chem Phys Chem. - 2008. - Vol. 9. - P. 2181-2184.

129. Ultrasonic degassing of aluminium alloys: basic studies and practical implementation / D. Eskin [et al.] // Materials Science and Technology. - 2015. - Vol. 31. - № 1. - P. 79-84.

130. Majzoub, E.H. First-principles calculated phase diagram for nanoclusters in the Na-Al- system: a single-step decomposition pathway for NaAlH4 / E.H. Majzoub, F. Zhou, V. Ozolins // The Journal of Physical Chemistry C. - 2011. - Vol. 115. - № 6. -P. 2636-2643.

131. Formation and crystal growth process of AlH3 in Al-H system / H. Saitoh [et al.] // Journal of alloys and compounds. - 2010. - Vol. 496. - № 1-2. - P. L25-L28.

132. Formation and decomposition of AlH3 in the aluminum-hydrogen system / H. Saitoh [et al.] // Applied Physics Letters. - 2008. - Vol. 93. - № 15. - P. 151918.

133. Jain, I.P. Novel hydrogen storage materials: A review of lightweight complex hydrides / I.P. Jain, P. Jain, A. Jain // Journal of Alloys and Compounds. -2010. - Vol. 503. - № 2. - P. 303-339.

134. Wolverton, C. Hydrogen in aluminum: First-principles calculations of structure and thermodynamics / C. Wolverton, V. Ozolins, M. Asta // Physical Review B.- 2004. - Vol. 69. - № 14. - P. 144109.

135. Pukazhselvan, D. High-capacity hydrogen storage: basic aspects, new developments and milestones / D. Pukazhselvan, V. Kumar, S.K. Singh // Nano Energy. -2012. - Vol. 1. - № 4. - P. 566-589.

136. Aluminum hydride for solid-state hydrogen storage: Structure, synthesis, thermodynamics, kinetics, and regeneration / H. Liu [et al.] // Journal of Energy Chemistry. - 2021. - Vol. 52. - P. 428-440.

137. Atomic origin of the morphological evolution of aluminum hydride (AlH3) nanoparticles during oxidation using reactive force field simulations / L. Song [et al.] // Applied Surface Science. - 2020. - Vol. 519. - P. 146249.

138. Superconductivity of lanthanum hydride synthesized using AlH3 as a hydrogen source / M. Sakata [et al.] // Superconductor Science and Technology. - 2020. -Vol. 33. - № 11. - P. 114004.

139. Oliveira, A.C.M. Theoretical study of hydrogen storage in metal hydrides / A.C.M. Oliveira, A.C. Pavao // Journal of molecular modeling. - 2018. - Vol. 24. -№ 6. - P. 1-8.

140. Graetz, J. Decomposition kinetics of the AlH3 polymorphs / J. Graetz, J.J. Reilly // The Journal of Physical Chemistry B. - 2005. - Vol. 109. - № 47. -P. 22181-22185.

141. Accelerated thermal decomposition of AlH3 for hydrogen-fueled vehicles / G. Sandrock [et al.] // Applied Physics A. - 2005. - Vol. 80. - № 4. - P. 687-690.

142. Prigent, J. Study of the ternary system Al-H-RE (RE=Er, La and Y) in liquid state / J. Prigent, J.M. Joubert, M. Latroche // International Journal of Hydrogen Energy. - 2017. - № 42 (35). - P. 22348-22352.

143. Experimental study and thermodynamic assessment of the erbium-hydrogen binary system / A. Mascaro [et al.] // Calphad. - 2013. - № 41. - P. 50-59.

144. The Al-Er-Mg ternary system Part I: Experimental investigation / A. Saccone [et al.] // J Phase Equilibria. - 2002. - № 23. - P. 29-37.

145. Thermodynamic and ab initio investigation of the Al-H-Mg system / M. Palumbo [et al.] // Calphad. - 2007. - № 31. - P. 457-467.

146. Structure and hydrogenation features of mechanically activated LaNis-type alloys / P. Konik [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. - 2021. - Vol. 46. -№ 25. - P. 13638-13646.

147. Review on hydrogen storage property and preparation of nanostructured Mg / Z. Yunsong [et al.] // Rare Metal Materials and Engineering. - 2021. - Vol. 50. -№ 6. - P. 1999-2007.

148. Singh, R. Nanomaterials in the advancement of hydrogen energy storage / R. Singh, A. Altaee, S. Gautam // Heliyon. - 2020. - Vol. 6. - № 7. - P. e04487.

149. Enhancement of hydrogen storage capacity on co-functionalized GaS monolayer under external electric field / P. Mishra [et al.] // International journal of hydrogen energy. - 2020. - Vol. 45. - № 22. - P. 12384-12393.

150. Pecharsky, V.K. Structure, magnetism, and thermodynamics of the novel rare earth-based R5T4 intermetallics / V.K. Pecharsky, K.A. Gschneidner // Pure and applied chemistry. - 2007. - Vol. 79. - № 8. - P. 1383-1402.

151. Гоц, И.Ю. Влияние природы редкоземельных элементов на электрохимическое поведение AlLn электродов при потенциалах электровыделения водорода в водно-органических растворах / И.Ю. Гоц, А.С. Климов, С.С. Попова // Глобальный научный потенциал. - 2012. - № 4 (13). - С. 89.

152. Оценка аналитических возможностей методов определения содержания водорода в металлах / Н.В. Гаврилова [и др.] // Альтернативная энергетика и экология. - 2008. - № 8. - С. 10-26.

153. Сирота, Д.С. Анодное растворение наводороженного никеля в щелочном растворе / Д.С. Сирота, А.П. Пчельников // Защита металлов. - 2004. -Т. 40. - № 1. - С. 47-51.

154. Сирота, Д.С. Анодное поведение наводороженной меди в растворах гидроксида натрия / Д.С. Сирота, А.П. Пчельников // Защита металлов. - 2005. - Т. 41. - № 2. - С. 204-207.

155. Маршаков, И.К. Гидрирование малеиновой кислоты в присутствии никеля Ренея / И.К. Маршаков, Н.В. Гаврилова, И.В. Протасова // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2006. - Т. 8. - № 3. - С. 226-230.

156. Марыгина, Ю.И. Влияние размерных характеристик дисперсного никеля на его наводороживание при катодной поляризации в гидроксиде натрия / Ю.И. Марыгина, И.В. Протасова, С.А. Калужина // Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах (ФАГРАН-2018): материалы VIII Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 100-летию Воронежского государственного университета. -Воронеж: Издательско-полиграфический центр "Научная книга", 2018. -С. 132-133.

157. Звягинцева, А.В. Применение нанообразующих добавок для получения материалов с функциональными свойствами / А.В. Звягинцева // Нанотехнологии в современных материалах технологического и биомедицинского назначения: материалы научно-практического семинара г. Севастополь, 19-21 сентября 2018 г. - Севастополь: Севастопольский государственный университет, 2018. - С. 78-82.

158. Understanding volumetric and gravimetric hydrogen adsorption trade-off in metal-organic frameworks / D.A. Gomez-Gualdron [et al.] // ACS applied materials & interfaces. - 2017. - Vol. 9. - P. 33419-33428.

159. Balancing gravimetric and volumetric hydrogen density in MOFs / A. Ahmed [et al.] // Energy & Environmental Science. - 2017. - Vol. 10. - P. 2459-2471.

160. Замалиев, И.И. Применение различных форм тока при электролизе / И.И. Замалиев, Д.Ф. Камалов, М.Н. Калимуллин // Современное состояние, проблемы и перспективы развития механизации и технического сервиса агропромышленного комплекса: материалы международной научно-практической конференции Института механизации и технического сервиса. - Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2018. - С. 147-150.

161. Влияние условий электролиза на потенциал анода / В.М. Зароченцев [и др.] // Научные исследования молодых учёных: сборник статей II

Международной научно-практической конференции. - Пенза: МЦНС «Наука и Просвещение», 2020. - С. 36-40.

162. Электрохимия / Ф. Миомандр [и др.] - М.: Техносфера, 2008. -360 с.

163. Чуриков, А.В. Хроноамперометрическое определение скорости переноса лития в углеродных электродах / А.В. Чуриков // Электрохимия. - 2002. -Т. 38. - С. 120-125.

164. Электрохимическая интеркаляция лития в углерод: исследование релаксационными методами / Чуриков А.В. [и др.] // Электрохимия. - 2003. -Т. 39. - С. 591-602.

165. Ольшанская, Л.Н. Влияние природы третьего компонента на кинетические закономерности электрохимического формирования сплава Li-Al на алюминии / Л.Н. Ольшанская, С.С. Попова, С.М. Закирова // Электрохимия. -2000. - Т. 36. - № 8. - С. 951-958.

166. Скундин, А.М. Современное состояние и перспективы развития литиевых аккумуляторов / А.М. Скундин, О.Н. Ефимов, О.В. Ярмоленко // Успехи химии. - 2002. - Т. 71. - № 4. - С. 329-346.

167. Придатка, К.И. Электрохимическое внедрение лития в тонкие пленки олова / К.И. Придатка //Электрохимия. - 2006. - Т. 42. - № 1. - С. 72-79.

168. Wen, C.J. Use of electrochemical methods to determine chemical diffusion coefficients in alloys application to LiAl / C.J. Wen, C. Ho, B.A. Boukamp // Int. Metals Rev.- 1981.- № 5. - P. 253-268.

169. Изучение кинетики топохимических процессов в неизотермическом режиме дериватографическим методом / Ю.А. Ферапонтов [и др.] // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2009. - Т. 15. -№ 4.- C. 826-835.

170. Расчет диффузионно-кинетических характеристик алюминиевых электродов: свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2021664771 / В.О. Лукьянова, И.Ю. Гоц; правообладатель Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. - № 2021663754, заявл. 02.09.2021; опубл. 13.09.2021.

171. Оценка термодинамических характеристик алюминиевых электродов: свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2021664852 /

B.О. Лукьянова, И.Ю. Гоц; правообладатель Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. - № 2021663742, заявл. 02.09.2021; опубл. 14.09.2021.

172. Термодинамические свойства несверхпроводящих купратов Ьп2Си04 (Ьп= Ш, Бш, Ей), И02СИ205 и Ln2BaCu05 (Ьп= Ш, Бш, Ей, Но, УЬ) / М.Л. Ковба [и др.] // Журнал физической химии. - 2011. - Т. 85. - № 9. - С. 1650-1656.

173. Оценивание качества поверхностного слоя рабочей части режущего инструмента по параметру микротвердости / Б.М. Бржозовский [и др.] // Металлообработка. - 2015. - № 2 (86). - С. 15-21.

174. Сравнительная оценка методов определения содержания водорода в металлических материалах / Д.М. Давыдов [и др.] // Труды ВИАМ. - 2019. -№ 11 (83). - С. 75-84.

175. Орлов, А.И. Вероятностно-статистические модели корреляции и регрессии / А.И. Орлов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2020. -№ 160. -

C. 130-162.

176. Орлов, А.И. Многообразие моделей регрессионного анализа (обобщающая статья) / А.И. Орлов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2018. - Т. 84. - № 5. - С. 63-73.

177. 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. - С. 133-138.

178. Шмалько, Ю.Ф. Фазовые равновесия в системах «водород-металлогидриды» / Ю.Ф. Шмалько, В.С. Маринин, К.Р. Умеренкова. - Харьков: ХНУ им. В.Н. Каразина, 2007. - 136 с.

179. Яртысь, В.А. Новые металлогидриды / В.А. Яртысь, И.Р. Гаррис, В.В. Панасюк // Физико-химическая механика материалов. - 2001. - № 2. - С. 69.

180. Belov, M.P. Ab initio lattice dynamics of CoH and NiH / M.P. Belov, E.I. Isaev, Yu. Kh. Vekilov // Journal of Alloys and Compounds. - 2010. - Vol. 509. -P. S857-S859.

181. Ghigo, G. A theoretical study of the exited states of CrH: Potential energies, transition moments, and lifetimes / G. Ghigo, B.O. Roos, P.C. Stancil, P.F. Weck // The Journal of chemical physics. - 2004. -Т. 121. - № 17. - P. 8194-8200.

182. Лукьянова, В.О. Коррозионная стойкость Al-РЗЭ-электродов, полученных из неводных электролитов / В.О. Лукьянова, И.Ю. Гоц //Коррозия: материалы, защита. - 2021. - № 8. - С. 1-7.

183. Григорьева, И.О. Влияние хлорид-ионов на электрохимическое растворение и анодную активацию алюминия в водных средах / И.О. Григорьева, А.Ф. Дресвянников, Л.Р. Хайруллина // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - Т. 17. - № 5. - C. 246-250.

184. Amocrane, S. Electrochemical influence of the nature and composition of halides on Al-12Si / S. Amocrane, M.A. Lanjouzi // Journal of Solid State Electrochemistry. - 2007. - № 11. - Р. 1655-1661.

185. Синявский, В.С. Особенности механизма межкристаллитной коррозии алюминиевых сплавов / В.С. Синявский, В.В. Уланова, В.Д. Калинин // Защита металлов. - 2004. - T. 40. - № 5. - С. 537-546.

186. Осербаева, А.К. Физико-химические аспекты ингибирования коррозии сталей в кислых, нейтральных и сероводородных средах / А.К. Осербаева, Ш.П. Нуруллаев // Евразийский Союз Ученых. - 2020. - № 1-3 (70). - С. 50-56.

187. Влияние соотношения воды в органическом электролите на диффузионно-кинетические характеристики и структуру Al-Sm сплава при потенциалах сорбции водорода / И.Ю. Гоц [и др.] // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2012. - Т. 3. - № 1 (67). - С. 66 - 72.

188. Гоц, И.Ю. Влияние добавки редкоземельного металла на прочностные характеристики алюминиевых электродов / И.Ю. Гоц, В.О. Лукьянова // Перспективные материалы. - 2020. - № 2.- С. 39-47.

189. Лукьянова, В.О. Исследование физико-химических свойств алюмогидридных сплавов, модифицированных европием методом катодного внедрения в широком интервале температур / В.О. Лукьянова, И.Ю. Гоц // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2021. - № 3 (211). - С. 60-66.

190. Лукьянова, В.О. Исследование влияния температуры на скорость формирования А1-Ш-Н электрода и его сорбционную способность / В.О. Лукьянова, И.Ю. Гоц // Вестник Технологического университета. - 2021. -Т. 24. - № 7. - С. 25-29.

191. Лукьянова, В.О. Анализ влияния величины катодной поляризации на количество сорбированного водорода А1-Бт сплавом из электрохимических измерений / В.О. Лукьянова, И.Ю. Гоц // Электрохимическая энергетика. - 2020. -Т. 20. - № 4. - С. 206-213.

192. Лукьянова, В.О. Оценка диффузионно-кинетических и термодинамических характеристик А1-Бш-Н сплавов / В.О. Лукьянова, И.Ю. Гоц // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2020. - Т. 22. - №2 4. - С. 481-488.

193. Ольшанская, Л.Н. Исследование термодинамических характеристик кадмий-селективного электрода / Л.Н. Ольшанская, Е.А. Данилова, А.А. Кирчева // Вестник ХНАДУ. - 2011. - № 52. - С. 91-95.

194. Головин, П.В. Катодное поведение сплавов на основе титана в реакции выделения водорода / П.В. Головин, Н.А. Медведева, Н.Е. Скрябина // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - Т. 15. - № 17. - С. 58-61.

195. Козлов, Э.В. Барьерное торможение дислокаций. Проблема Холла-Петча / Э.В. Козлов, А.Н. Жданов, Н.А. Конева // Физическая мезомеханика. -2006. - Т. 9. - № 3. - С. 81-92.

196. Козлов, Э.В. Механизмы деформации и механические свойства наноматериалов / Э.В. Козлов, А.Н. Жданов, Н.А. Конева // Физическая мезомеханика. - 2007. - Т. 10. - № 3.- С. 95-103.

197. Лукьянова, В.О. Влияние размера зерен на микротвердость А1-РЗЭ электродов / В.О. Лукьянова, И.Ю. Гоц // Вестник Технологического университета. - 2020. - Т. 23. - № 9. - С. 9-13.

198. Носкова, Н.И. Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы / Н.И. Носкова, Р.Р. Мулюков. - Екатеринбург: УрО РАН, 2003. -279 с.

199. Кайбышев, О.А. Сверхпластичность, измельчение структуры и обработка труднодеформируемых сплавов / О.А. Кайбышев, Ф.З. Утяшев. - М.: Наука, 2002. - 438 с.

200. Каблов, Е.Н. Редкие металлы и редкоземельные элементы-материалы современных и будущих высоких технологий / Е.Н. Каблов, О.Г. Оспенникова, А.В. Вершков // Авиационные материалы и технологии. - 2013. - № 2. - C. 3-10.

201. Влияние добавки редкоземельных элементов на свойства сплавов Al-Li / Ш. Назаров [и др.] // Физика металлов и металловедение. - 2019. - Т. 120. - № 4. -С. 433-441.

202. Yue, X. Effect of Rare Earth Elements on Anisotropy and Microstructure of Al-Li Alloy 2195 Sheets / X. Yue, G. Jiping, L. Yufeng // Journal of rare earths. -2006. - Vol. 24. - P. 793-796.

203. The improved effects by the combinative addition of lanthanum and samarium on the microstructures and the tensile properties of high-pressure diecast Mg-4Al-based alloy / Q. Yang [et al.] // Materials Science and Engineering: A. - 2015. -Vol. 628. - P. 319-326.

204. Создание и изучение модифицированных пленочных покрытий с регулируемыми транспортными свойствами / Т.Ш. Хакамов [и др.] // Журнал прикладной химии. - 2013. - Т. 86. - № 9. - С. 1450-1455.

205. Головин, П.В. Сорбционная способность сплавов состава TixV1-x по отношению к водороду / П.В. Головин, Н.А. Медведева, Н.Е. Скрябина // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2013. - Т. 15. - № 2. - С. 99-105.

206. Материаловедение / Ф.К. Малыгин [и др.]. - Тула: Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого, 2015. - 268 с.

207. Влияние малых электрических потенциалов на микротвердость металлических материалов / Д.В. Орлова [и др.] // Физика твердого тела. - 2016. -Т. 58. - № 1. - С. 11-13.

208. Пинюгжанин, В.М. Формирование микроструктуры сплавов для обратимого хранения водорода / В.М. Пинюгжанин // Вестник Пермского университета. Сер. Физика. - 2011. - № 3. - C. 41-50.

209. Кинетика окисления сплава Al+6%Li, модифицированного лантаном, в твердом состоянии / Ш.А. Назаров [и др.] // Металлы. - 2018. - № 1. - С. 34-40.

210. Микроструктура и механические свойства сплава Al+6%Li с редкоземельными металлами / Ш.А. Назаров [и др.] // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2017. - Т. 15. - № 2. - С. 63-68.

211. Aluminum hydride as a hydrogen and energy storage material: Past, present and future / J. Graetz [et al.] // J. Alloys Compd. 2011. - Vol. 509. - P. S517-S528.

212. Сирота, Д.С. Электрохимическое поведение гидрида никеля в растворах гидроксида натрия / Д.С. Сирота, А.П. Пчельников // Защита металлов. - 2004. - Т. 40. - № 5. - С. 491-497.

213. Сирота, Д.С. Кинетика селективной ионизации водорода из наводороженного никеля в растворах щелочи / Д.С. Сирота, А.П. Пчельников // Защита металлов. - 2004. - Т. 40. - № 1. - С. 52-54.

214. Рез, И.С. Диэлектрики. Основные свойства и применения в электронике / И.С. Рез, Ю.М. Поплавко. - М. Радио и связь, 1989. - 288 с.

215. Schmidt, P.F. Andregung durch Wasserstoff (hydrogen duoping) - als Mechanismus der Electrolytischen Gleichrichtung / P.F. Schmidt // J. Appl. Phys. -1957. - № 28. - Р. 278-279.

216. Накопители энергии с бусофитовыми электродами, модифицированными титаном / В.Г. Гоффман [и др.] // Электрохимическая энергетика. - 2020. - Т. 20. - № 1. - С. 20-32.

217. Sanchez-Monjaras, T. Molten salt synthesis and characterization of polytitanate ceramic precursors with varied TiO2/K2O molar ratio / T. Sanchez-

Monjaras, A.V.Gorokhovsky, J.I. Escalante-Garcia // Journal of the American Ceramic Society. - 2008. - V. 91. -№ 9. - P. 3058-3065.

218. Синтез и биоцидные свойства модифицированных полититанатов калия / А.В. Гороховский [и др.] //Международный научно-исследовательский журнал. - 2021. - № 5-1 (107). - С. 179-183.

219. Модифицированные титановые электроды для накопителей энергии /

B.Г. Гоффман [и др.] // Электрохимическая энергетика. - 2017. - Т. 17. - № 4. -

C. 225-234.

220. Электропроводность полимерного электролита ПВС-ПТК-LiClO4 / К.Ш. Рабаданов [и др.] // Вестник Дагестанского государственного университета. -Серия 1. Естественные науки. - 2019. - № 2. - C. 98-104.

221. Гибридные суперконденсаторы на основе водных электролитов / М.М. Бурашникова [и др.] //Электрохимическая энергетика. - 2019. - Т. 19. -№ 1. - С. 3-36.

222. Электрохимические параметры суперконденсаторов на водном нейтральном электролите с разными электродными материалами / А.Г. Бережная [и др.] // Электрохимия. - 2019. - Т. 55. - № 8. - С. 1005-1010.

145

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Комплексная оценка экспериментальных результатов формирования диффузионного слоя в А1-РЗЭ-Н электродах

Рисунок А.1 - Алгоритм комплексной оценки результатов формирования диффузионного слоя в алюминиевом электроде

Таблица А. 1 - Уравнение линейной регрессии термодинамических характеристик электродов А1-РЗЭ-Н

Сплав Уравнение линейной регрессии

А1-Ьа-Н 7=58,89±0,000213+(-0,85±0,029>ху+(-0,027±0,009>х2+(0,0Ш4±4,35е-06>хз

А1-Се-Н 7=84,190±0,000186786+(-1,3721±0,024>х1+(-332,75±6,5>х2+(0,0134±1,26е-05>хз

А1-Рг-Н 7=26,76±0,000457+(0,227±0,061>х1+(63,902±0,18>х2+(0,014399±1,85е-05>хз

А1-Ш-Н 7=67,0444±0,000482+(-0,67343±0,033>х1+(-207,573±10,3>х2+(0,014699±2,48е-05>хз

А1-Бш-Н 7=84,50954±0,000267+(- 1,1303±0,44>х1+(-297,45±13,8>х2+(0,024±2,35е-05)х

А1-Еи-Н 7=27,21005±0,000371+(-0,03397±0,009057>ху+(-36,0934±0,0563> х2+(0,015586±0,000108)хз

Таблица А. 2 - Уравнение линейной регрессии диффузионно-кинетических характеристик электродов А1-РЗЭ-Н

Сплав Уравнение линейной регрессии

А1-Ьа-Н 7=8,92Е-05±0,00000678+(1,834312±0,0282)\х

А1-Се-Н 7=6,51Е-05±0,00000688+(1,834±0,0293)х

А1-Рг-Н 7=0,001236±0,00065+(1,833439±0,024221)\х

А1-Ш-Н 7=0,003296±0,00002+(1,832751±0,029774>х

А1-Бш-Н 7=-0,00024±0,00006+(1,834151±8,12-05)\х

А1-Еи-Н 7=0,000634±0,00004+(1,834181±2,08Е-05)х

В таблице А.3 приведены экспериментальные значения энергии Гиббса сплава А1-РЗЭ-Н.

Таблица А.3 - Экспериментальные данные энергии Гиббса с оценкой дисперсии

Энергия Гиббса, кДж/моль Серия опытов

1 2 3 4

-AG1 30,924 30,915 30,932 30,941

-AG2 30,935 30,949 30,901 30,915

-AG3 30,969 30,93 30,942 30,955

Дисперсия Б]2 0,00055 0,00029 0,000457 0,000412

Критерий Кохрена (Ор) рассчитывается как отношение максимального значения дисперсии пяти серии опытов к алгебраической сумме дисперсий:

тах £2 ар=.

з=1

Опыты считаются воспроизводимыми в случае, если выполняется условие

(С~расч — Отабл)-

Орасц = 0,00055/ (0,00055 + 0,0029 + 0,000457 + 0,000412) = 0,321895 .

Согласно ГОСТ Р ИСО 16269-4-2017, значение критерия Кохрена для четырёх серий опытов с тремя степенями свободы не должно превышать Отабл = 0,768. Поскольку расчётное Орасч — Отабл, проведённые эксперименты являются воспроизводимыми.

Приложение Б. Поляризационные кривые сорбции водорода для Al-РЗЭ электродов

д

е

Рисунок Б.1 - Зависимость хода i,t-кривых сорбции водорода при 10 с (а), в течение 30 минут (б), i, 1/Vt (в), i,Vt (г), lni, t (д) и E-t (е) для Al-Ce электрода при Екп = -1,6 В от температуры, К: 1 - 253,15; 2 -263,15; 3 - 273,15; 4- 283,15; 5 - 293,15; 6 - 303,15; 7 -313,15; 8 - 323,15

д

Рисунок Б.2 - Зависимость хода ¡Д-кривых сорбции водорода при 10 с (а), в течение 30 минут (б), ¡ДМ (в), ^ (г), 1ш, 1 (д) и Е4 (е) для А1-Рг электрода при Екп = -1,6 В от температуры, К: 1 - 253,15; 2 -263,15; 3 - 273,15; 4- 283,15; 5 - 293,15; 6 - 303,15; 7 -313,15; 8 - 323,15

е

¡, мА/см

0,0

0,2

1п ¡, мА/см" 0-

-1 -2 -3 -4 -5 -6

1

2

3

4

♦— 5 6 7

' ■ I

0,4 0,6

0,8

1,0

л/с

— I

3

ч»—4 -»—5 -«—6 -*— 7 -•— 8

-1-1-Г"

2 3

ч—I

7

1,С

д

Рисунок Б.3 - Зависимость хода Ц-кривых сорбции водорода при 10 с (а), в течение 30 минут (б), 1, 1М (в), ^ (г), 1ш, 1 (д) и Е-1 (е) для А1-Ш электрода при Екп = -1,6 В от температуры, К: 1 - 253,15; 2 -263,15; 3 - 273,15; 4- 283,15; 5 - 293,15; 6 - 303,15; 7 -313,15; 8 - 323,15

б

а

в

е

1п ¡, мА/см 0-

-1

-2

-3

-4

-5

-6

— 1

-•— 2

—*— 3 —т—4

г— > г г—

*-*-<-*-< —►—7

:_1 ; -г—* —•— 8

Ь :

-1-1-1-1-1-1-Г"

0 12 3 4

д

-1—■—I—'—I

5 6 7 1,с

-Е, мВ 140012001000800600-

0 50 100 150 200 250 300 350

и с

е

в

г

Рисунок Б.4 - Зависимость хода ¡Д-кривых сорбции водорода при 10 с (а), в течение 30 минут (б), 1, 1М (в), ^ (г), 1п1, 1; (д) и Е4 (е) для Л1-Бш электрода при Екп = -1,6 В от температуры, К: 1 - 253,15; 2 -263,15; 3 - 273,15; 4- 283,15; 5 - 293,15; 6 - 303,15; 7 -313,15; 8 - 323,15

мА/см 0,3

I г I 'I 1 I

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4

1М, 1 л^с

д е

Рисунок Б. 5 - Зависимость хода ¡Д-кривых сорбции водорода при 10 с (а), в течение 30 минут

(б), 1, 1М (в), ^ (г), 1ш, 1 (д) и Е-1 (е) для А1-Еи электрода при Екп = -1,6 В от температуры, К:

1 - 253,15; 2 -263,15; 3 - 273,15; 4- 283,15; 5 - 293,15; 6 - 303,15; 7 -313,15; 8 - 323,15

б

в

г

Приложение В. Термодинамические характеристики А1-РЗЭ-Н электродов

Таблица В.1 - Термодинамические характеристики Л1-Ьа-Н электрода

Температура, К -Ест, В ДЕ/ДТ-104, В/К -Ен, В -Д^ кДж/моль Д^ Дж/мольК -ДН, кДж/моль С, Дж/ мольК

253,15 0,567 1,381 0,344 33,196 13,326 29,823 26,840

263,15 0,568 1,381 0,345 33,329 13,326 29,823 26,840

273,15 0,570 1,382 0,347 33,463 13,334 29,820 26,838

283,15 0,571 1,382 0,348 33,596 13,335 29,820 26,838

293,15 0,573 1,382 0,350 33,729 13,337 29,820 26,838

303,15 0,574 1,381 0,351 33,863 13,325 29,823 26,841

313,15 0,575 1,383 0,352 33,996 13,345 29,817 26,835

323,15 0,577 1,382 0,354 34,130 13,338 29,819 26,838

Таблица В.2 - Термодинамические характеристики Л1-Се-Н электрода

Температура, К -Ест, В ДЕ/ДТ-104, В/К -Ен, В -Д^ кДж/моль Д^ Дж/мольК -ДН, кДж/моль С, Дж/ мольК

253,15 0,606 1,391 0,383 37,005 13,421 33,607 30,247

263,15 0,608 1,391 0,385 37,139 13,421 33,607 30,247

273,15 0,609 1,391 0,386 37,273 13,421 33,607 30,247

283,15 0,611 1,393 0,388 37,408 13,440 33,602 30,241

293,15 0,612 1,395 0,389 37,542 13,460 33,597 30,236

303,15 0,613 1,396 0,390 37,677 13,469 33,594 30,234

313,15 0,615 1,397 0,392 37,812 13,479 33,591 30,232

323,15 0,616 1,398 0,393 37,947 13,489 33,588 30,229

Таблица В.З-Термодинамические характеристики Л1-Рг-Н электрода

Температура, К -Ест, В ДЕ/ДТ-104, В/К -Ен, В -Д^ кДж/моль Д^ Дж/мольК -ДН, кДж/моль С, Дж/ мольК

253,15 0,606 1,490 0,409 39,487 14,376 35,847 32,263

263,15 0,608 1,490 0,411 39,631 14,376 35,848 32,263

273,15 0,609 1,491 0,412 39,775 14,386 35,845 32,260

283,15 0,611 1,492 0,414 39,918 14,396 35,842 32,258

293,15 0,612 1,493 0,415 40,063 14,405 35,840 32,255

303,15 0,613 1,494 0,417 40,207 14,415 35,837 32,253

313,15 0,615 1,495 0,418 40,351 14,425 35,834 32,250

323,15 0,616 1,493 0,420 40,495 14,405 35,840 32,257

Таблица В.4 - Термодинамические характеристики Л1-Кё-Н электрода

Температура, К -Ест, В ДЕ/ДТ-104, В/К -Ен, В -Д^ кДж/моль Д^ Дж/мольК -ДН, кДж/моль С, Дж/ мольК

253,15 0,658 1,511 0,435 41,965 14,579 38,274 34,447

263,15 0,659 1,511 0,436 42,111 14,579 38,274 34,447

273,15 0,661 1,515 0,438 42,257 14,617 38,264 34,437

283,15 0,662 1,518 0,439 42,403 14,646 38,256 34,430

293,15 0,664 1,519 0,441 42,550 14,656 38,254 34,428

303,15 0,665 1,521 0,442 42,697 14,675 38,248 34,423

313,15 0,667 1,525 0,444 42,844 14,714 38,236 34,411

323,15 0,668 1,510 0,445 42,990 14,569 38,282 34,458

Таблица В. 5 - Термодинамические характеристики Л1-Бш-Н электрода

Температура, К -Ест, В ДЕ/ДТ-104, В/К -Ен, В -Д^ кДж/моль Д^ Дж/мольК -ДН, кДж/моль С, Дж/ мольК

253,15 0,663 2,530 0,440 42,442 14,612 36,262 32,636

263,15 0,665 2,530 0,442 42,686 14,7622 36,262 32,636

273,15 0,668 2,531 0,445 42,930 14,7718 36,260 32,633

283,15 0,670 2,532 0,447 43,174 14,781 36,257 32,631

293,15 0,673 2,533 0,450 43,419 14,752 36,254 32,629

303,15 0,675 2,535 0,452 43,663 14,810 36,249 32,623

313,15 0,678 2,537 0,455 43,908 14,829 36,243 32,618

323,15 0,681 2,538 0,458 44,153 14,839 36,240 32,616

Таблица В.6 - Термодинамические характеристики Л1-Еи-Н электрода

Температура, К -Ест, В ДЕ/ДТ-104, В/К -Ен, В -Д^ кДж/моль Д^ Дж/мольК -ДН, кДж/моль С, Дж/ мольК

253,15 0,537 1,610 0,314 40,965 15,534 37,654 35,231

263,15 0,539 1,610 0,316 41,112 15,534 37,0385 34,447

273,15 0,540 1,612 0,317 41,257 15,553 37,0360 34,437

283,15 0,542 1,614 0,319 41,403 15,573 37,0218 34,43

293,15 0,543 1,616 0,320 41,55 15,592 37,123 34,428

303,15 0,545 1,616 0,322 41,697 15,592 36,939 34,423