Experimental studies on the kinetics of the interaction of hydrogen with palladium in the α-PdHn alloy
DOI (Low Temperature Physics):
https://doi.org/10.1063/10.0042173Ключові слова:
palladium, hydrogen, bending, α-PdHn, plateau, relaxation, hydrogen concentration stressesАнотація
Представлено результати експериментального дослідження кінетики формозмінення кантилеверів у сплаві α-PdHn при послідовних напусках водню з однаковим приростом концентрації n та різною швидкістю подачі газу. Встановлено, що кожний наступний напуск водню призводить до збільшення часу досягнення максимального вигину та його тривалості, що пов’язано з накопиченням водню у кристалічній ґратці та зростанням внутрішніх концентраційних напружень. Вперше експериментально зафіксовано виражений плато-ефект після досягнення максимального вигину, який свідчить про встановлення термобаропружної рівноваги між процесами проникнення водню та механічною реакцією матеріалу. Встановлено експоненційні залежності між амплітудою вигину та часом його досягнення, а також логарифмічні залежності між вигином і швидкістю подачі водню. Отримані закономірності можуть бути використані для прогнозування поведінки паладієвих сплавів у водневому середовищі та розробки сенсорів концентрації водню.
Посилання
Y. Sakamoto and F. A. Lewis, “Solubility of gases in solid metals,” in The Experimental Determination of Solubilities, edited by, P. G. T. Fogg, G. T. Hefter, and R. P. T. Tomkins (2003). https://doi.org/10.1002/0470867833
F. A. Lewis, “Hydrogen treatment of materials,” Platinum Metals Rev. 45, 130 (2001). https://doi.org/10.1595/003214001X453130130
Progress in Hydrogen Treatment of Materials, edited by, V. A. Goltsov (Kassiopeya Ltd., Donetsk, 2001).
E. N. Lyubimenko and M. V. Goltsova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 36, 247 (2014). https://doi.org/10.15407/mfint.36.02.0247
O. M. Lyubymenko and O. A. Shtepa, Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 43, 1639 (2021). https://doi.org/10.15407/mfint.43.12.1639
V. A. Gol’tsov and E. N. Lyubimenko, and Zh. L. Glukhova, “Facility, procedure, and results of investigations of the hydrogen elastic deformation of a palladium plate,” Mater. Sci. 45, 184 (2009).
G. Alefeld and J. Völkl, Hydrogen in Metals (Springer Verlag, Berlin, 1978), p. 321.
T. B. Flanagan and W. A. Oates, “The palladium-hydrogen system,” Annu. Rev. Mater. Sci. 21, 269 (1991). https://doi.org/10.1146/annurev.ms.21.080191.001413
F. A. Lewis, Int. J. Hydrogen Energy 20, 587 (1995). https://doi.org/10.1016/0360-3199(94)00113-E
Y. Fukai, The Metal-Hydrogen System: Basic Bulk Properties (Springer, Berlin, 2005).
I. Balbaa, P. Hardy, A. San-Martin, P. Coulter, and F. Manchester, J. Phys. F Met. Phys. 17, 2041 (2000). https://doi.org/10.1088/0305-4608/17/10/012
B. Baranowski and M. Tkacz, J. Less-Common Met. 101, 111 (1985).
M. V. Goltsova, E. N. Lyubimenko, G. N. Tolmacheva, and G. I. Zhirov, Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 37, 1135 (2015). https://doi.org/10.15407/mfint.37.08.1135
S. F. Santos and S. S. Tavares, Mater. Sci. Forum 509, 817 (2006).
K. Eriks and W. M. Gibson, Acta Crystallogr. 18, 834 (1965).
E. P. Feldman and O. M. Lyubimenko, J. Acta Mechanica 234, 1619 (2023). https://doi.org/10.1007/s00707-022-03471-5
K. Kandasamy and F. A. Lewis, Int. J. Hydrogen Energy 24, 763 (1999). https://doi.org/10.1016/S0360-3199(98)00125-6
F. A. Lewis, K. Kandasamy, and X. Q. Tong, Int. J. Hydrogen Energy 27, 687 (2002). https://doi.org/10.1016/S0360-3199(01)00091-X
J. Tang, O. Seo, D. S. R. Rocabado, T. Koitaya, S. Yamamoto, Y. Nanba, C. Song, J. Kim, A. Yoshigoe, M. Koyama, S. Dekura, H. Kobayashi, H. Kitagawa, O. Sakata, I. Matsuda, and J. Yoshinobu, Appl. Surf. Sci. 587, 152797 (2022). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152797
D. Dudek, J. Alloys Compd. 329, 1 (2001). https://doi.org/10.1016/S0925-8388(01)01264-6
F. Vigier, R. Jurczakowski, and A. Lasia, “Determination of hydrogen absorption isotherm and diffusion coefficient in Pd81Pt19 alloy,” J. Electroanal. Chem. 588, 32 (2006). https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2005.11.035
K. Goto, S. Ozaki, and W. Nakao, “Effect of diffusion coefficient variation on interrelation between hydrogen diffusion and induced internal stress in hydrogen storage alloys,” J. Alloys Comp. 691, 705 (2017). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.08.288
A. Lasia, “On the mechanism of the hydrogen absorption reaction,” J. Electroanal. Chem. 593, 159 (2006). https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2006.03.049
A. Lasia, “Mechanism and kinetics of the hydrogen evolution reaction,” Int. J. Hydrogen Energy 44, 19484 (2019). https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.05.183
O. M. Lyubymenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 46, 251 (2024). https://doi.org/10.15407/mfint.46.03.0251
Yu. M. Belyakov and Yu. M. Zvezdin, “Questions of solid state electronics,” Scientific Notes of Leningrad State University 345, 44 (1968).
L. M. Freyman and V. A. Titov, J. Phys. Chem. 30, 882 (1956).
