Процессы адгезии/декогезии на поверхности палладиевых мембран

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Методами растровой электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии изучены процессы адгезии/декогезии для поверхности плотных металлических диффузионных мембран при прямом контакте с водородом. Элементный состав исследуемых образцов – Pd93Y7, Pd100 – хPbх (х = 5, 20) и Pd94Ru6 (мас. %). Выявлена эмиссия свинца с поверхности мембран Pd100 – хPbх и адгезия его к поверхности мембран Pd93Y7. Адгезия частиц иттрия к поверхности мембран палладий–свинец не установлена. Поверхность образцов состава Pd94Ru6 показала устойчивость к процессам адгезии/декогезии.

About the authors

О. Акимова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Author for correspondence.
Email: akimova@physics.msu.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 2

А. Овчаров

Научный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: akimova@physics.msu.ru
Россия, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

С. Горбунов

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова
Российской академии наук

Email: akimova@physics.msu.ru
Россия, 119334, Москва, Ленинский пр., 49

References

  1. Burkhanov G.S., Gorina N.B., Kolchugina N.B., Roshan N.R. Palladium – Based Alloy Membranes for Separtion of High Purity Hydrogen from Hydrogen – Containing Gas Mixtures // Platinum Met. Rev. 2011. V. 55. № 1. P. 3–12.
  2. Knapton A.G. Palladium Alloys for Hydrogen Diffusion Membranes // Platinum Met. Rev. 1977. V. 21. P. 44–50.
  3. Al-Mufachi N.A., Rees N.V., Steinberger-Wilkens R. Hydrogen Selective Membranes: A Review of Palladium-Based Dense Metal Membranes // Renewable Sustainable Energy Rev. 2015. V. 47. P. 540–551.
  4. Brian D. Adams, Chen A. The Role of Palladium in Hydrogen Economy // Mater. Today. 2011. V. 14. P. 282–290. https://doi.org/10.1016/S1369-7021(11)70143-2
  5. Sharma B., Kim J.-S. Pd/Ag Alloy as an Application for Hydrogen Sensing // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. P. 2544–25452. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.08.142
  6. Gallucci F., Medrano J.A., Fernandez E., Melendez J., Annal M. van Sint, Pacheco-Tanaka D.A. Advances on High Temperature Pd-Based Membranes and Membrane Reactors for Hydrogen Purification and Production // J. Membr. Sci. Res. 2017. V. 3. P. 142–156. https://doi.org/10.22079/jmsr.2017.23644
  7. Бурханов Г.С., Кореновский Н.Л., Клюева Н.Е., Гусев А.В., Корнев Р.А. Извлечение водорода из сбросовой смеси кремниевого производства с использованием металлических мембран из сплавов на основе палладия // Перспективные материалы. 2007. № 3. С. 62–68.
  8. Conde J.J., Maroño M., Sánchez-Hervás J.M. Pd-Based Membranes for Hydrogen Separation: Review of Alloying Elements and Their Influence on Membrane Properties // Sep. Purif. Rev. 2017. V 46. P. 152–177. https://doi.org/10.1080/15422119.2016.1212379
  9. Горбунов С.В., Канныкин С.В., Пенкина Т.Н., Рошан Н.Р., Чистов E.M., Бурханов Г.С. Сплавы палладия со свинцом для очистки и выделения водорода из водородсодержащих газовых смесей // Металлы. 2017. № 1. С. 63–69.
  10. Miyamoto M., Tokiwa M., Oumi Y., Uemiya Sh. Effect of Adhesion of Metals on Deterioration of Pd and Pd Alloy Membranes // J. Alloys Compd. 2013. V. 577. P. 445–450. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.06.034
  11. Rakesh K. Joshi, Subramanian Krishnan, Mashamichi Yoshimura, Ashok Kumar. Pd Nanoparticles and Thin Films for Room Temperature Hydrogen Sensor // Nanoscale Res. Lett. 2009. V. 4. P. 1191–1196. https://doi.org/10.1007/s11671-009-9379-6
  12. Vanotti M., Blondeau-Patissier V., Moutarlier V., Ballandras S. Analysis of palladium and yttrium–palladium alloy layers used for hydrogen detection with SAW device // Sens. Actuators, B. 2015. V. 217. P. 30–35. https://doi.org/10.1016/j.snb.2015.02.049
  13. Буснюк А.О., Ноткин М.Е., Григориади И.П., Алимов В.Н., Лившиц А.И. Термическая деградация палладиевого покрытия водородопроницаемых мембран из ниобия // ЖЭТФ. 2010. Т. 80. № 1. С. 11–19.
  14. Gabitto J.F., Tsouris C. Sulfur Poisoning of Metal Membranes for Hydrogen Separation // Int. Rev. Chem. Eng. 2009. V. 1. № 5. P. 394–411.
  15. Akimova O.V., Tereshina I.S., Kaminskaya T.P. Effect of Doping Atoms in the Surface Morphology of Dense Palladium-Based Diffusion Membrane-Filters // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 2103. P. 0112228. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2103/1/012228
  16. Akimova O.V., Svetogorov R.D., Gorbunov S.V. Effect of Pb Small Additives on the Phase Composition and Microstructure Pd-Based Membrane Alloys // Key Eng. Mater. 2022. V. 910. P. 767–772. https://doi.org/10.4028/p-j60795
  17. Акимова О.В., Велигжанин А.А., Светогоров Р.Д. Кинетика структурной эволюции диффузионных фильтров системы Pd-Y после гидрирования // Поверхность. Рентген., синхр. и нейтр. исследования. 2020. № 9. С. 3–11.
  18. Akimova O.V., Svetogorov R.D., Ovcharov A.V., Roshan N.R. The Structure Stability of Metal Diffusion Membrane-Filters in the Processes of Hydrogen Absorption/Desorption // Membranes. 2022. V. 12. P. 1132. https://doi.org/10.3390/membranes12111132
  19. Акимова О.В., Рошан Н.Р., Горбунов С.В. Исследование абсорбции водорода мембранными фильтрами системы Pd–Pb // Матер. междунар. науч.-практ. конф. “Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2022”. Симферополь: Изд. дом КФУ. С. 8–16.
  20. Kanaya K., Okayama S. Penetration and Energy Loss Theory of Electrons in Solid Targets // J. Phys. D: Ap-pl. Phys. 1972. V. 5. P. 43–58. https://doi.org/10.1088/0022-3727/5/1/308
  21. Fort D., Harris I.R. The Physical Properties of Some Palladium Alloy Hydrogen Diffusion Membrane Materials // J. Less-Common Met. 1975. V. 41. P. 313–327.
  22. Акимова О.В., Велигжанин А.А. Влияние отжига на структурное состояние металлических диффузионных фильтров-мембран на основе палладия // ФММ. 2019. Т. 120. С. 1050–1057.https://doi.org/10.1134/S00153230 19080023
  23. Malyshev O.B., Valizadeh R., Hannah A.N. Pumping and Electron-Stimulated Desorption Properties of a Dual-Layer Nonevaporable Getter // J. Vac. Sci. Technol., A. 2016. V. 34. P. 061602. https://doi.org/10.1116/1.4964612
  24. Акимова О.В., Каминская Т.П., Попов В.В., Горбунов С.В. Морфология поверхности плотных мембранных фильтров на основе палладия с различными легирующими элементами // Матер. 6-й Междунар. науч.-техн. конф. “Живучесть и конструкционное материаловедение”. М.: ИМАШ РАН, 2022. С. 7–10.
  25. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. М.: Машиностроение. Т. 3. Кн. 1. 873 с.
  26. Iida T., Yamazaki Y., Kobayashi T., Iijima Y., Fukai Y. Enhanced Diffusion of Nb in Nb–H Alloys by Hydrogen-Induced Vacancies // Acta Mater. 2005. V. 53. P. 3083–3089. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2005.02.049
  27. Smigelskas A.D., Kirkendall E.O. Zink Diffusion in Alfa Brass // Trans. AIME. 1947. V. 171. P. 130–142.
  28. Seitz F. On the Porosity Observed in the Kirkendall Effect // Acta Metall. 1953. V. 1. P. 355–369.
  29. Balluffi R.W., Seigle L.L. Effect of Grain Boundaries upon Pore Formation and Dimensional Changes During Diffusion // Acta Metall. 1955. V. 3. P. 170–177.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (2MB)
Indexing metadata
3.

Download (1MB)
Indexing metadata
4.

Download (1MB)
Indexing metadata
5.

Download (1MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 О.В. Акимова, А.В. Овчаров, С.В. Горбунов