ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ СТРУКТУРНОГО СТАНУ ДОМІШКИ TI НА ВОДЕНЬСОРБЦІЙНИ ВЛАСТИВОСТИ МЕХАНІЧНОГО СПЛАВУ НА ОСНОВІ MG

Abstract

Механічні сплави (МС) Mg + 10 мол. % Ti та MgH₂ були синтезовані методом реактивного механічного легування (РМС) під тиском газоподібного водню 8,5 МПа у флаконі високого тиску Evico-magnetics, оснащеному датчиками тиску газу та температури. Термічна стабільність та кінетика десорбції водню з нанорозмірної фази MgH₂ отриманих МС були досліджені ізобаричним методом з допомогою термодесорбційної спектроскопії (TDC) при тиску водню 0,1 МПа в реакторі. Досліджено вплив структурного стану домішки титану на воденьсорбційні властивості МС. Встановлено, що легування Ti призводить до покращення кінетики десорбції водню з фази MgH₂ МС. Внаслідок такого легування зниження термодинамічної стабільності MgH₂ не встановлено. У синтезованого МС (Mg + 10 мол. % Ti) не спостерігалося потрійних гідритів Mg-Ti-H.

References

1. European Commission 2050 long-term strategy (available at:https://ec.europa.eu/clima/policies /strategies/2050_en)
2. Hydrogen Technology Collaboration Programme (available at: www.ieahydrogen.org/)
3. Task 40: Energy Storage and Conversion Based on Hydrogen (availableat:www.ieahydrogen. org/task/task-40-energystorage-and-conversion-based-on-hydrogen/).
4. Huot J., Liang G., Schulz R. Mechanically alloyed metal hydride systems, Structure of nanocomposite metal hydrides. Appl. Phys. A . 2001. Vol. 72 .P. 187-195; doi: 10.1016/S0925-8388(02)00839-3.
5. Ershova O.G., Dobrovolsky V.D., Solonin Yu.M., Khyzhun O.Yu., Koval A.Y. Influence of Ti, Mn, Fe, Ni addition upon thermal stability & decomposition temperature of the MgH2 phase of alloys synthesized by reactive mechanical alloys. J. Alloys Compd. 2008. Vol. 464. P. 212-218; DOI: 10.1016/j.jall-com.2007.10.064.
6. Pitt M.P., Paskevicius M., Webb C.J., Sheppard D.A., Buckley C.E., Mac A., Gray E. The synthesis of nanoscopic Ti-based alloys and their effectson the MgH2 system compared with the MgH2+0.01Nb2O5 benchmark. Int. J. Hydrogen energy. 2012. Vol. 37. P. 4227-4237; doi:10.1016/j.ijhydene .2011.11.114.
7. Sesha Srinivasan, Dervis Emre Demirocak, Ajeet Kaushik, Meenu Sharma,Ganga Ram Chaudhary, Nicoleta Hickman and Elias Stefanakos. Reversible Hydrogen Storage Using Nanocomposites. Appl. Sci. 2020. Vol.10.
8. P. 4618- 4629; doi:10.3390/app10134618.
9. Shang C.X., Bououdina M., Song Y. Guo Z.X. Mechanical alloying and electronic simulation of (MgH2 + M) system (M= Al, Ti, Fe, Ni, Cu and Nb) for hydrogen storage. J. Hydrogen Energy. 2004.Vol. 29. P. 73-80.
10. Bassetti A., Bonetti E., Pasquini L., Montone A., Grbovic J., Antisari V. Hydrogen desorption from ball milled MgH2 catalysed with Fe. Eur. Phys. B. 2005. Vol. 43 P. 19-27.
11. Xiaoping Dong, Zhaoqing Zhang, Liying Yan, Shenghai Xin, Dandan Su, Zhiyuan Li. Comparative study on the hydrogen storage performance of as-milled MgRENi rapid quenched alloy catalyzed by metalsulfides. Journal of Magnesium and Alloys 12 (2024).2010–2023.www.elsevier.com/locate/jmae
12. Attuluri R., Ba Vijay, Nagaraju D. A Mini Review: Magnesium Hydrides for Hydrogen Storage. Int. Journal of ChemTech Research. 2016.Vol. 6, No. 7. P. 3451-3455.
13. Yaohui Xu, Yuting Li, Quanhui Hou, Yechen Hao and Zhao Ding. Ball Milling Innovations Advance Mg-Based Hydrogen Storage Materials Towards Practical Applications. Materials 2024, 17, 2510. https://doi.org/10.3390/ma17112510.
14. Hui Yonga, Xin Weia, Yanhao Wanga, Shihai Guoa, Zeming Yuana, Yan Qia, Dongliang Zhaoa, Yanghuan Zhanga. Phase evolution, thermodynamics and kinetics property of transition metal (TM -Zr, Ti, V) catalyzed Mg–Ce–Y–Ni hydrogen storage alloys. J. of Physics and Chemistry of Solids. 2020. Vol. 144. P. 109516 - 109525;doi.org/10.1016/j.jpcs.2020.109516.
15. Akbarzadeh Fatemeh Zahra, Rajabi Mohammad. Mechanical alloying fabrication of nickel/cerium/MgH2 nanocomposite for hydrogen storage: Molecular dynamics study and experimental verification. J. Alloys and Comps. 2022. Vol. 899. P. 163280-163289; doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.163280
16. Sadhasivama T., Kimb Hee-Tak, Jungc Seunghun, Rohd Sung-Hee, Parka Jeong-Hun, Ho-Young Junga. Dimensional effects of nanostructured Mg/MgH2 for hydrogen storage applications: A review Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. Vol. 72. P. 523–534:doi.org/10.1016/ j.rser.2017.01107.
17. Bogdanovic,́ B.; Schwickardi, M. Ti-doped alkali metalaluminium hydrides as potential novel reversible hydrogen storagematerials. J. Alloys Compd. 1997, 253-254, 1-9.
18. Léon, A.; Schild, D.; Fichtner, M. Chemical state of Ti in sodiumalanate doped with TiCl3 using X-ray photoelectron spectroscopy. J. Alloys Compd. 2005, 404-406, 766-770.
19. Graetz, J.; Reilly, J. J.; Johnson, J.; Ignatov, A. Y.; Tyson, T. A. X-ray absorption study of Ti-activated sodium aluminum hydride.Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 500-502.
20. Ershova O.G., Dobrovolsky V. D., SoloninYu. M. Thermal stability and hydrogen sorption properties of the MgH2 hydride derived by the reactive milling of the Mg +10 % wt. Ti mixture. Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems: The NATO Science for Peace and Security Programme; B. Baranowski et al., Eds.; Springer Science + Business Media B.V. 2008. P. 467 - 472.
21. Dmytro Korablov, Flemming Besenbacher, Torben R. Jensen. Ternary compounds in the magnesiumetitanium hydrogen storage system. Int. journal of hydrogen energy. 2014. 399700 – 9708; http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.03.141.
22. ErshovaO.G., Dobrovolsky V. D.,SoloninYu. M. Thermal stability and hydrogen sorption properties of the MgH2 hydride derived by the reactive milling of the Mg +10 % wt. Ti mixture. Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems: The NATO Science for Peace and Security Programme; B. Baranowski et al., Eds.; Springer Science + Business Media B.V. 2008. P. 467 - 472.