Водород в металлах

Водород в металлах

Гидриды металлов и интерметаллидов — их соединения с водородом.

Содержание

Системы водород — металл

Системы водород — металл часто являются прототипами при изучении ряда фундаментальных физических свойств. Предельная простота электронных свойств и малая массы атомов водорода позволяют анализировать явления на микроскопическом уровне. Рассматриваются следующие задачи:

  • Перестройка электронной плотности вблизи протона в сплаве с малыми концентрациями водорода включая сильное электрон-ионное взаимодействие
  • Определение косвенного взаимодействия в металлической матрице через возмущение «электронной жидкости» и деформацию кристаллической решётки.
  • При больших концентрациях водорода возникает проблема формирования металлического состояния в сплавах с нестехиометрическим составом.

В последнее время все больше внимания к водороду как к источнику дешевой энергии. С решением проблемы хранения и транспортировки водорода, водородная энергетика в скором будущем, возможно, выйдет на лидирующие позиции. Водород хорошо растворим во многих металлах, лучше всего в палладии Pd (в одном объёме Pd растворяется 850 объёмов водорода). Это свойство позволяет рассматривать систему водород — металл в области техники хранения и транспортировки водорода. Водород можно хранить и транспортировать в виде твердых гидридов металлов и интерметаллических соединениях, способных поглощать и отдавать при нагревании несколько сотен объёмов водорода на единицу своей массы.

Сплавы водород — металл

Водород, локализованный в междоузлиях металлической матрицы слабо искажает кристаллическую решётку. С точки зрения статистической физики реализуется модель взаимодействующего «решёточного газа». Особый интерес представляет исследование термодинамических и кинетических свойств вблизи точек фазового перехода. При низких температурах образуется квантовая подсистема с большой энергией нулевых колебаний и с большой амплитудой смещения. Это позволяет изучать квантовые эффекты при фазовых превращениях. Большая подвижность атомов водорода в металле делает возможным изучение процессов диффузии. Другим направлением исследований являются физика и физхимия поверхностных явлений взаимодействия водорода с металлами: распад молекулы водорода и адсорбция на поверхности атомарного водорода. Особый интерес представляет случай, когда начальное состояние водорода является атомарным, а конечное — молекулярным. Это важно при создании метастабильных металл-водородных систем.

Применение систем водород — металл

  • Очистка водорода и водородные фильтры
  • Порошковая металлургия
  • Использование металлогидридов в ядерных реакторах в качестве замедлителей, отражателей и т. д.
  • Разделение изотопов
  • Термоядерные реакторы — извлечение трития из лития
  • Устройства для диссоциации воды
  • Электроды для топливных элементов и батарей
  • Аккумуляция водорода для автомобильных двигателей на базе металлогидридов
  • Тепловые насосы на базе металлогидридов, включая кондиционеры для автотранспорта и жилища
  • Преобразователи энергии для тепловых электростанций
  • Хранение и транспортировка водорода

Интерметаллические металлогидриды

Гидриды интерметаллических соединений нашли широкое применение в промышленности. Основная часть перезаряжаемых батарей и аккумуляторов, например, для сотовых телефонов, переносных компьютеров (ноутбуков), фото- и видеокамер содержит электрод из металлогидрида. Такие аккумуляторы являются экологически чистыми, так как не содержат кадмия.

Типичные никель-металлогидридные аккумуляторы

Wikimedia Foundation. 2010.

Нужна курсовая?

Полезное


Смотреть что такое "Водород в металлах" в других словарях:

  • ВОДОРОД — Н (лат. hydrogenium), самый легкий газообразный химический элемент член IA подгруппы периодической системы элементов, иногда его относят к VIIA подгруппе. В земной атмосфере водород в несвязанном состоянии существует только доли минуты, его… …   Энциклопедия Кольера

  • Водород —         Н (лат. hydrogenium; a. hydrogen; н. Wasserstoff; ф. hydrogene; и. hidrogeno), хим. элемент периодич. системы элементов Mенделеева, к рый относят одновременно к I и VII группам, ат. н. 1, ат. м. 1,0079. Природный B. имеет стабильные… …   Геологическая энциклопедия

  • Водород — H2 газ без цвета, запаха и вкуса. Молярная масса 2,0157 кг/кмоль, температура плавления 13,95 К, температура кипения 71,07 кг/м3, низшая теплота сгорания 114460 кДж/кг, газовая постоянная 4,124 Дж/(кг*К), стехиометрический коэффициент 34,25 кг… …   Энциклопедия техники

  • Водород — 1 Водород → Гелий …   Википедия

  • водород — а; м. Химический элемент (H), лёгкий газ без цвета и запаха, образующий в соединении с кислородом воду. ◁ Водородный, ая, ое. В ые соединения. В ые бактерии. В ая бомба (бомба огромной разрушительной силы, взрывное действие которой основано на… …   Энциклопедический словарь

  • Водород — (лат. Hydrogenium)         Н, химический элемент, первый по порядковому номеру в периодической системе Менделеева; атомная масса 1,00797. При обычных условиях В. газ; не имеет цвета, запаха и вкуса.          Историческая справка. В трудах химиков …   Большая советская энциклопедия

  • водород — водород, H2 — газ без цвета, запаха и вкуса. Молярная масса 2,0157 кг/кмоль, температура плавления 13,95 K, температура кипения 71,07 кг/м3, низшая теплота сгорания 114 460 кДж/кг, газовая постоянная 4,124 Дж/(кг·K), стехиометрический… …   Энциклопедия «Авиация»

  • водород — водород, H2 — газ без цвета, запаха и вкуса. Молярная масса 2,0157 кг/кмоль, температура плавления 13,95 K, температура кипения 71,07 кг/м3, низшая теплота сгорания 114 460 кДж/кг, газовая постоянная 4,124 Дж/(кг·K), стехиометрический… …   Энциклопедия «Авиация»

  • Газы в металлах — Газы в металлах. Г. попадают в твердые и жидкие металлы при их выплавке и электролитическом получении, при взаимодействии металлических изделий с атмосферой. Например, при производстве стали из чугуна в мартеновских печах или в конверторах в… …   Большая советская энциклопедия

  • Металлический водород — Эта статья содержит незавершённый перевод с английского языка. Вы можете помочь проекту, переведя её до конца …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»