English
!

Архив публикаций

Тезисы

XXIV-ая конференция

Диффузионный перенос водорода через металлическую композитную мембрану

Угрозов В.В.

Финансовый университет при Правительстве Российский Федерации, департамент анализа данных, принятия решений и финансовых технологий Москва, Россия 123995, ул. Щербаковская 38, E -mail:vugr@rambler.ru

1  стр. (принято к публикации)

Проблема получения водорода высокой степени чистоты крайне важна для многих промышленных технологий. Для решения этой проблемы в настоящее время активно развивается мембранный метод, использующий металлические мембраны обычно из палладия или их сплавов. Однако стоимость таких мембран достаточно высока. Поэтому в настоящее время ведутся интенсивные исследования по созданию многослойных композитных мембран на основе ванадия и ниобия, характеризующиеся более высокой растворимоcтью и диффузией водорода в этих металлах и содержащим заметно меньшее количество палладия.

В данной работе в рамках решеточного газа в приближении Брегга-Вильямса исследован диффузионный перенос водорода через трехслойную металлическую мембрану. Получена система уравнений, описывающая указанный процесс с учетом парного взаимодействия атомов водорода в мембранных слоях.

В работе подробно исследован диффузионной перенос водорода через композитную мембрану Pd/V/Pd, состоящую из толстой пленки (~100мкм) из ванадия (V), поверхности которой покрыты тонкими слоями (~2мкм) палладия (Pd). С помощью Mathcad-14 и полученной системы уравнений в работе проанализировано влияние ряда физико-химических характеристик системы (композитная мембрана Pd/V/Pd и водород) на диффузионный перенос водорода через композитную мембрану.

Показано, что мембрана Pd/V/Pd обладает более высокой проницаемостью по водороду, чем мембрана из чистого палладия той же толщины. Однако установлено, что при малых и одинаковых толщинах Pd в процессе проницаемости водорода при атмосферном давлении в силу его высокой растворимости в V возможно разрушение пленки из ванадия. Известно, что растворимость водорода в V можно уменьшить путем существенного повышения температуры, однако это сделать невозможно из-за возрастания интерметаллической диффузии между слоями Pd/V поэтому проницаемость водорода обычно выполняется при температурах не более 400 С. Для устранения данной проблемы в ряде современных работ предлагается использовать сплавы ванадия, однако это может заметно снизить проницаемость водорода. В данной работе было предложено использовать несимметричную мембрану, у которой более толстая пленка Pd контактирует с водородом при атмосферном давлении, а более тонкая с более низким давлением. Путем математического моделирования было показано, что при увеличении толщины пленки Pd в 2 раза (до 4мкм) мембрана не теряет свою пластичность и производительность. Установлено, что парное взаимодействие между атомами водорода может оказывать заметное влияние на величину диффузионного потока водорода через композитную мембрану.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 16-08-0064а.



© 2004 Дизайн Лицея Информационных технологий №1533