Водородопроницаемость фольги из холоднокатаных сплавов 48Cu52Pd с различной предобработкой поверхности

  • Наталья Борисовна Морозова ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0003-4011-6510
  • Лидия Евгеньевна Сидякина ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0001-6002-1434
  • Алексей Игоревич Донцов ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация; ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», ул. 20-летия Октября, 84, Воронеж 394006, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-3645-1626
  • Александр Викторович Введенский ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0003-2210-5543
Ключевые слова: фольга 48Cu52Pd, холодная прокатка, водородопроницаемость, предподготовка поверхности, импульсная фотонная обработка, ультразвук

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

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Наталья Борисовна Морозова, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

к. х. н., доцент кафедры физической химии, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация)

Лидия Евгеньевна Сидякина, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

магистрант 2-го года кафедры физической химии, Воронежский
государственный университет (Воронеж, Российская Федерация)

Алексей Игоревич Донцов, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация; ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», ул. 20-летия Октября, 84, Воронеж 394006, Российская Федерация

к. ф.-м. н., доцент кафедры материаловедения и индустрии наносистем, Воронежский государственный университет, доцент кафедры физики, Воронежский государственный технический университет, (Воронеж, Российская Федерация).

Александр Викторович Введенский, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

д. х. н., профессор, профессор кафедры физической химии,
Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация)

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

Опубликован
2023-07-07
Как цитировать
Морозова, Н. Б., Сидякина, Л. Е., Донцов, А. И., & Введенский, А. В. (2023). Водородопроницаемость фольги из холоднокатаных сплавов 48Cu52Pd с различной предобработкой поверхности. Конденсированные среды и межфазные границы, 25(3), 373-382. https://doi.org/10.17308/kcmf.2023.25/11261
Раздел
Оригинальные статьи

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)