Композитная гетероструктура для очистки водорода

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

167
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 11 (20), 2015 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
На рис. 3 показана зависимость ширины распада Хиггс бозона от массы мн в процессе H M-W.
Список литературы
1. Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC / ATLAS Collaboration // Phys. Lett., 2012, B716, p. 1−29
2. Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC / CMS Collaboration // Phys. Lett., 2012, B716, p. 30−61.
3. Djouadi A. The Anatomy of Electro-Weak Symmetry Breaking (tome I). arXiv: 50 3172v2[hep-ph], 2005, 339p.
4. Ансельм А. А., Уральцев Н. Г., Хозе В. А. Хиггсовские частицы // УФН, 1985, Т. 145, вып. 2, с. 185−223.
5. Вайнштейн А. И., Захаров М. А., Шифман М. А. Хиггсовские частицы // УФН, 1980, т. 131, № 8, с. 537−575.
КОМПОЗИТНАЯ ГЕТЕРОСТРУКТУРА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДОРОДА
Максименко Александр Александрович
Канд. физ. — мат. наук, Воронежский государственный университет, научный сотрудник кафедры материаловедения и
индустрии наносистем, г. Воронеж
АННОТАЦИЯ
Цель работы — создание композитной металл — керамической мембраны для очистки водорода. Использован метод магнетронного распыления сплавной мишени PdCu на поверхность пористой керамики. Исследованы структура, фазовый состав и водородопроницаемость полученной композитной гетероструктуры. Выводы. Цель. Метод. Результат. Показана принципиальная возможность изготовления композитных гетероструктур на основе пористой керамики (Al2O3) с металлическим слоем (Pd-Cu) для создания мембранных элементов селективных фильтров глубокой очистки водорода. Проницаемость гетероструктуры лимитируется керамической подложкой в связи с малой площадью поверхности, приходящейся на открытые поры.
ABSTRACT
Purpose — the creation of composite metal — ceramic membranes for hydrogen purification. Used the method of magnetron sputtering targets PdCu alloy on the surface ofporous ceramics. Studied the structure, phase composition, and permeability of hydrogen through the composite heterostructures obtained. Conclusions. Goal. Method. Result. The principal possibility of manufacturing composite heterostructures based on porous ceramics (Al2O3) with metal layer (Pd-Cu) to create membrane elements selective filter for deep purification of hydrogen. The heterostructure is limited by permeability of the ceramic substrate due to low surface area attributable to open pores.
Ключевые слова: мембрана, очистка водорода, фазовый состав, водородопроницаемость. Keywords: membrane, hydrogen purification, phase composition, hydrogen permeability.
Методика
Керамические пластины получали прессованием порошка технического глинозема марки ГН и пудры алюминиевую марки ПАП-2. В качестве временной технологической связки применяли водный раствор поливинилового спирта (ПВС) марки 6/1 высшего сорта в количестве 2,5% масс. Заготовки подвергали спеканию в режиме фильтрационного горения при при 1420К в течении 3 ч. Селективный слой сплава Pd-Cu (40%масс.) наносили на поверхность керамических пластин методом магнетронного распыления (постоянный ток 300−700 mА, ускоряющее напряжение 400−500 В) в среде Ar (10−1 Па). В этих режимах
скорость конденсации составляла от 0,4 до 2,0 нм-с-1.
Исследовали фазовый состав керамики и
покрытия, морфологию свободной поверхности и
поперечного скола, наноиндентирование металлического слоя, водородопроницаемость образцов гетероструктуры в интервале температур 300 — 640К.
Результаты и обсуждение
На рисунке 1 приведены РЭМ изображения поверхности поперечного скола гетероструктуры керамика — металлическое покрытие толщиной около 7мкм (а) и свободной поверхности слоя Pd-Cu (б) и его поперечного среза (в).
Рисунок 1 — РЭМ изображения поверхности поперечного скола металлокерамической гетероструктуры (а), слоя Pd-Cu (б) и его поперечного среза (в)
168
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 11 (20), 2015 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
Для слоя Pd-Cu характерна градиентная зеренная структура и анизотропная форма зёрен свойственная толстым вакуумным конденсатам [1]. Из дифрактограммы следует, что слой имеет текстуру роста & lt-110>-, ожидаемую для p-фазы твёрдого раствора Pd-Cu [2].
Анализ диаграмм нагрузка — глубина проникновения наноиндентора, для серии измерений показал, что деформация имеет упруго-пластический характер. Результаты наноиндентирования поверхности слоя сплава
Pd-Cu, сконденсированного на поверхность керамики: твёрдость Н = 1,6 ГПа, модуль упругости Е = 111,2 ГПа, доля упругой деформации п = 12,8%.
На рисунке 2 приведена температурная зависимость водородопроницаемости металлокерамического композита (а) и свободной конденсированной фольги сплава Pd-Cu толщиной 4 мкм (б), полученной в аналогичных условиях на поверхности окисленного кремния при ТП= 400 К
*ii ци чЬИ
Типылтурь, К
Рисунок 2 — Температурная зависимость водородопроницаемости гетероструктуры (а) и свободной фольги (б) сплава Pd-
Cu
Общая закономерность — немотонная зависимость, свойственная конденсированной фольге с высокодисперсной зеренной структурой, обусловленная структурными изменениями при нагреве. Повышение водородопроницаемости до первоначального значения происходит вследствие рекристаллизации исходной градиентной структуры. Водородопроницаемость композитной гетероструктуры на порядок меньше, чем водородопроницаемость свободной фольги PdCu ф-фаза) [3], но она соизмерима с водородопроницаемостью фольги PdCu [4], полученной прокаткой. Десятикратное уменьшение водородопроницаемости композитной гетероструктуры по сравнению с свободной конденсированной фольгой можно объяснить соответствующей долей площади покрытия, приходящейся на выходящие к поверхности керамики сквозные поры. Поэтому возможный путь увеличения водородопроницаемости металлокерамических композитов — увеличение доли поверхности керамики, приходящейся на выходящие к поверхности керамики сквозные поры, при уменьшении их диаметра до нескольких десятков нанометров.
Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания ВУЗам в сфере
научной деятельности на 2014 — 2016 годы (проект № 848) и в части формирования металлического мембранного слоя поддержана грантом РФФИ № 13−08−12 408.
Список литературы
1. Drift A. V Evolutionary selection, a principle governing growth orientation in vapor-deposited layers // Phil. Res. Rep. 1967. Vol. 22. P. 267 — 288
2. Стабилизация упорядоченной структуры тонкой конденсированной фольги твёрдого раствора Pd-Cu в среде водорода/ В. М. Иевлев, К. А. Солнцев, А. А. Максименко, Е. К. Белоногов, С. В. Канныкин, А. А. Синельников, Д. А. Синецкая. // Доклады академии наук серия физикохимическая, 2015, Т. 460, № 4 с. 422−426.
3. Иевлев В. М. Бурханов Г. С. Максименко А. А. Белоногов Е.К. Донцов А. И. Рошан Н.Р. /Водородопроницаемость фольги сплавов Pd-Cu, Pd-Ru и Pd-In-Ru полученной магнетронным распылением// Конденсированные среды и межфазные границы. 2012. Т. 14. № 4. С. 66−71.
4. Водород в металлах. Под ред. Г. Алефельда, и М. Фелькля, пер. с англ. под ред. Ю. М. Кагана, Т.1. — М.: Мир. — 1981. — 475 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой