Водородопроницаемость фольги из холоднокатаных сплавов 48Cu52Pd с различной предобработкой поверхности
Аннотация
Процесс проникновения атомарного водорода вглубь металлической фазы осложнен фазограничным переходом со стороны жидкой и/или газовой фазы, поэтому чистота поверхности металлов и сплавов имеет особое значение. Цель данной работы – выявление роли предварительной подготовки поверхности с применением импульсов фотонов, ультразвука и циклирования потенциала в формировании параметров водородопроницаемости металлических холоднокатаных мембран из сплава 48Cu52Pd.
Объектом исследования служила фольга медно-палладиевого гомогенного сплава состава 48 ат. % Cu – 52 ат. % Pd. Исследуемые образцы получены методом холодной прокатки, толщина которых составляла 10 и 16 мкм. Предварительная подготовка поверхности включала в себя промывание в ацетоне, использование ультразвука, импульсной фотонной обработки, а также четырехкратное циклирование в широкой области потенциалов. Электрохимические исследования проведены методами циклической вольтамперометрии и катодно-анодной хроноамперометрии в деаэрированном растворе 0.1М H2SO4. Расчет параметров водородопроницаемости проведены с применением математических моделей для образцов конечной и полубесконенчной толщины.
Установлено, что для фольги сплава 48Cu52Pd обработка поверхности импульсами фотонов приводит как к росту скорости ионизации атомарного водорода, так и к увеличению шероховатости ее поверхности. Коэффициент диффузии атомарного водорода не зависит от способа предварительной обработки поверхности ультразвуком и импульсами фотонов. Константа скорости экстракции атомарного водорода после применения фотонной обработки возрастает, следовательно, облегчаются процессы как внедрения, так и ионизации Н вследствие освобождения
активных центров поверхности. Электрохимическая очистка поверхности при проведении четырехкратного циклирования потенциала способствует росту константы скорости экстракции атомарного водорода
Скачивания
Литература
Babak V. N., Didenko L. P., Kvurt Y. P., Sementsova L. A. Studying the operation of a membrane module based on palladium foil at high temperatures. Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2018;52(2): 181–194. https://doi.org/10.1134/S004057951802001X
Han Z., Xu R., Ningbo N., Xue W. Theoretical investigations of permeability and selectivity of Pd-Cu and Pd-Ni membranes for hydrogen separation. International Journal of Hydrogen Energy. 2021;46: 23715. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.04.145
Liu J., Bellini S., Niek C. A. de Nooijer, … Caravella A. Hydrogen permeation and stability in ultra-thin Pd-Ru supported membranes. International Journal of Hydrogen Energy. 2020;45(12): 7455–7467. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.03.212
Bosko M. L., Fontana A. D., Tarditi A., Cornaglia L. Advances in hydrogen selective membranes based on palladium ternary alloys. International Journal of Hydrogen Energy. 2021;46(29): 15572–15594. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.02.082
Endo N., Furukawa Y., Goshome K., Yaegashi S., Mashiko K., Tetsuhiko M. Characterization of mechanical strength and hydrogen permeability of a PdCu alloy film prepared by one-step electroplating for hydrogen separation and membrane reactors. International Journal of Hydrogen Energy. 2019;44(16): 8290–8297. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.01.089
Nooijer N., Sanchez J., Melendez J. Influence of H2S on the hydrogen flux of thin-film PdAgAu membranes. International Journal of Hydrogen Energy. 2020;45 (12): 7303–7312. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.06.194
Lee Y-H., Jang Y., Han D. Palladium-copper membrane prepared by electroless plating for hydrogen separation at low temperature. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2021;9(6): 106509. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.106509
Yuna S., Oyama S. T. Correlations in palladium membranes for hydrogen separation: A review. Journal of Membrane Science. 2011;375(1-2): 28–45. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2011.03.057
Decaux C., Ngameni R., Solas D. Time and frequency domain analysis of hydrogen permeation across PdCu metallic membranes for hydrogen purification. International Journal of Hydrogen Energy. 2010;35(10): 4883–4892. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2009.08.100
Zhaoa P., Goldbacha A., Xu H. Low-temperature stability of body-centered cubic PdCu membranes. Journal of Membrane Science. 2017;542: 60–67. http://dx.doi.org/10.1016/j.memsci.2017.07.049
Ievlev V. M., Roshan N. R., Belonogov E. K., … Glazunova Yu. I. Hydrogen permeability of foil of Pd-Cu, Pd-Ru and Pd-In-Ru alloys received by magnetron sputtering. Condensed Matter and Interphases. 2012;14(4): 422–427. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18485336
Hydrogen in Metals / Alefeld and J. Volkl (eds.). Berlin; New York: Springer-Verlag; 1978. V.2. 332 p.
Morozova N. B., Vvedenskii A. V., Beredina I. P. The phase-boundary exchange and the non-steady-state diffusion of atomic hydrogen in Cu-Pd and Ag-Pd alloys. Part I. Analysis of the model. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2014;50(6): 699–704. https://doi.org/10.1134/S2070205114060136
Francia E. D., Lahoz R., Neff D., Caro T. D., Angelini E., Grassini S. Laser-cleaning effects induced on different types of bronze archaeological corrosion products: chemical-physical surface characterization. Applied Surface Science. 2022;573: 150884 https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.150884
Liu Y., Liu W. J., Zhang D. Experimental investigations into cleaning mechanism of ship shell plant surface involved in dry laser cleaning by controlling laser power. Applied Physics A. 2020;126: 866. https://doi.org/10.1007/s00339-020-04050-y
Mao H., Fan W., Cao H., Chen X., Qiu M., Verweij H., Fan Y. Self-cleaning performance of in-situ ultrasound generated by quartz-based piezoelectric membrane. Separation and Purification Technology. 2022;282(B): 120031. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.120031
Chong W. Y., Secker T. J., Dolder P. N., The possibilities of using ultrasonically activated streams to reduce the risk of foodborne infection from salad. Ultrasound in Medicine and Biology. 2021;47(6): 1616-1630. https://doi.org/10.1016/j.ultrasmedbio. 2021.01.026
Zhang H., He F., Che Y., Song Y., Zhou M., Ding, D. Effect of annealing treatment on response characteristics of Pd-Ni alloy based hydrogen sensor. Surfaces and Interfaces. 2023;36: 102597 https://doi.org/10.1016/j.surfin.2022.102597
Yin Z., Yang Z., Du M., … Li S. Effect of annealing process on the hydrogen permeation through Pd–Ru membrane. Journal of Membrane Science. 2022;654: 120572 https://doi.org/10.1016/j.memsci.2022.120572
Yang H., Tang Y., Zou S. Electrochemical removal of surfactants from Pt nanocubes. Electrochemistry Communications. 2014;38: 134–137. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2013.11.019
Pu H., Dai H., Zhang T. Metal nanoparticles with clean surface: The importance and progress. Current Opinion in Electrochemistry. 2022;32: 100927. https://doi.org/10.1016/j.coelec.2021.100927
Uluc A. V., Moa J. M. C., Terryn H., Bottger A. J. Hydrogen sorption and desorption related properties of Pd-alloysdetermined by cyclic voltammetry. Journal of Electroanalytical Chemistry. 2014;734(15): 53–60. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2014.09.021
Morozova N. B., Vvedenskii A. V. Phase-boundary exchange and non-stationary diffusion of atomic hydrogen in metal film. I. Analysis of current transient. Сondensed Matter and Interphases. 2015;17(4): 451-458. https://journals.vsu.ru/kcmf/article/view/91/194
Fedoseeva A. I., Morozova N. B., Dontsov A. I., Kozaderov O. A., Vvedenskii A. V. Cold-rolled binary palladium alloys with copper and ruthenium: injection and extraction of atomic hydrogen. Russian Journal of Electrochemistry. 2022;58(9): 812-822. https://doi.org/10.1134/S1023193522090051
Copyright (c) 2023 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
