Полезная емкость
Полезная емкость определяется как изменение количества атомов абсорбированного водорода, приходящихся на один атом металла в гидриде, Н/М при изменении давления от значения, в L0 раз превышающего давление на плато, до значения, составляющего 0,1 давления плато. Такой способ определения полезной емкости дает несколько завышенные значения. Более реалистичное значение получается, если существенно сузить диапазон изменения давления.
На рис. 9.9 (сплав Fe0 8ІЧІ(| 2Ті) давление на плато при температуре 70 °С примерно равно 0,9 атм. При давлении в 10 раз больше указанного значения отношение Н/М составляет 0,65, а при давлении в 10 раз меньше, чем давление на плато, Н/М= 0,02. Таким образом, разность А(Н/М) = 0,63. Другими словами, из 1 кмоля гидрида можно извлечь 0,63 кмоля атомарного водорода (0,63 кг).
Сплав состоит из 0,8 кмолей железа (масса железа 0,8 • 55,8 = 44,6 кг), 0,2 кмоля никеля (масса никеля 0,2-58,7 = 11,7 кг) и 1 кмоля титана (масса титана 47,9 кг). Итого, 2 кмоля металла имеют массу 44,6 + 11,7 + 47,9 = 104,2 к или 52,1 кг/кмоль. Таким образом, масса десорбированного водорода составляет 0,62/52,1 = 0,012 (1,2 %) массы гидрида.
сплава FeTi (ср. с рис. 9.4)
Теплоемкость
Гидридные системы активируются путем изменения температуры. Для тс чтобы спроектировать такие системы, необходимо иметь информацию о зн чении теплоемкости различных сплавов. Значения теплоемкости ряда спла приведены в табл. 9.6.
рассмотрен в следующем пункте. Изменения состава сплава, можно получать материалы с требуемыми характеристиками, оптимальными для того или иного применения.
Как видно на рис. 9.4, в широко используемых системах на основе сплава FeTi значение давления на плато при температуре 55 °С превышает 10 атм.
|
Стехиометрический коэффициент X О 1,2 2,4 3,6 4,8 6,0 7,2 Количество атомов водорода на один атом металла Рис. 9.10. Свойства сплава Ca02M0gNi5 |
Если часть атомов железа в сплаве заменить на атомы никеля, можно существенно понизить давление на плато (см. рис. 9.9). Чтобы уменьшить давление
0. 3 атм при 50 °С, достаточно, чтобы доля никеля в сплаве составляла 20 %. Кроме того, использование никеля заметно уменьшает эффект гистерезиса (хотя їю не показано на рисунке) и облегчает активацию сплава. Гидридная система на основе сплава Са0 2М0 gNi5 при 25 °С характеризуется давлением на плато, зным примерно 30 атм, тогда как для сплава MNi4 15Fe0 g5, не содержащего идьция, эта величина при том же значении температуры составляет лишь 10 атм
(см. рис. 9.7). Можно снизить давление на плато при комнатной темпера до значения ниже атмосферного, если, например, добавить алюминий в сл. LaNi5 (рис. 9.11).
|
Стехиометрический коэффициент X О 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Количество атомов водорода на один атом металла Рис. 9.11. Свойства сплава LaNi47Al03 |
Реакция водорода с металлическими соединениями протекает, очевш с изменением энтальпии системы: абсорбция водорода является экзотермичесм реакцией, а десорбция — эндотермической реакцией. Изменение энтальпии м жет быть определено с помощью методов калориметрии. Чаще всего оно г г считывается с использованием изотерм, построенных в координатах давление концентрация связанного водорода.