Жоғары температуралы күйдіру кезінде коррозиялық процестермен байланысты сыртқы әсерлерге төзімділікке беткі қабаттағы зақымданудың жинақталған дозасының әсерін зерттеу
DOI:
https://doi.org/10.31489/2024No1/14-20Кілт сөздер:
керамикалық отын элементтері, радиациялық сынғыштық, жоғары температуралы ескіру, деградация, ісіну, беріктік параметрлерінің төмендеуіАңдатпа
Электролиз әдістерін қолдана отырып, сутекті өндіру үшін үлкен әлеуетке ие керамикалық отын элементтерінің құрылымдық және беріктік деградациясының мәселелерін зерттеудің өзекті бағыттарының бірі болып табылады, себебі деградация процестерін және олардың жүру жылдамдығын түсіну энергияны алудың балама әдістері (сутегі энергетикасы) саласында берілген керамиканы қолдану әлеуетін анықтау үшін өте маңызды. Бұл зерттеудің негізгі мақсаты 50 атомға ығысу дозасына ие протондармен сәулеленген NiAl2O4 керамикасының алюминий нитридімен коспалаудың жоғары температуралық деградацияның төзімділігіне және онымен байланысты тотығу және ісіну коррозиялық процестеріне, сондай-ақ имплантацияланған сутектің миграциялық процестеріне әсерін анықтау болып табылады. Зерттеу нысандары ретінде керамиканың үш түрі таңдалды: NiAl2O4 керамикасы, 0,05 М AlN тұрақтандырылған NiAl2O4 керамикасы, 0,15 М AlN тұрақтандырылған NiAl2O4 керамикасы, олар үшін Al7O3N8-де орторомбты кристалдық торлы қоспа фазаларының түзілуімен сипатталады. Жоғары температуралық сынақтардың нәтижесінде тұрақтандырылған NiAl2O4 керамикасы беріктік сипаттамаларының деструктивті өзгеруіне аз ұшырайтыны анықталды, олардағы өзгерістер ең алдымен, оның ісінуі нәтижесінде кристалдық құрылымның деформациялық бұрмалануына байланысты. Бұл жағдайда сәулеленген үлгілер жағдайында жоғары температуралық коррозияға ең аз төзімді үлгі -тұрақтандырылмаған NiAl2O4 керамикалары болып табылады, олар үшін беріктік қасиеттерінің деградациясы 15 – 18 % - дан асады. Әсер ету температурасының өзгеруі кезінде жоғары температуралық коррозияға төзімділікке жүргізілген сынақтар барысында температураның 500-ден 700°C-қа дейін жоғарылауы деструкция процестерінің тез жүруіне әкелетіні анықталды. Бұлкристалдық тор көлемінің деформациялық ісінуімен байқалатын кристалдық құрылымның жылулық ұлғаюының артуымен байланысты.
References
Dunn S. Hydrogen futures: toward a sustainable energy system. International journal of hydrogen energy, 2002, Vol. 27, No. 3, pp. 235 –264. https://doi.org/10.1016/S0360-3199(01)00131-8
Griffiths S. Energy diplomacy in a time of energy transition. Energy Strategy Reviews, 2019, Vol. 26, p. 100386. https://doi.org/10.1016/j.esr.2019.100386
Zainal B.S., et al. Recent advancement and assessment of green hydrogen production technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2024, Vol. 189, p. 113941. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113941
Dash S.K., Chakraborty S., Elangovan D. A brief review of hydrogen production methods and their challenges. Energies, 2023, Vol. 16, №. 3, p. 1141 https://doi.org/10.3390/en16031141
Chaudhary K., Bhardvaj K., Chaudhary A. A qualitative assessment of hydrogen generation techniques for fuel cell applications. Fuel, 2024, Vol. 358, p. 130090. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.130090
Tang D., et al. State-of-the-art hydrogen generation techniques and storage methods: A critical review. Journal of Energy Storage, 2023, Vol. 64, p. 107196. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.107196
Malik F.R., et al. Overview of hydrogen production technologies for fuel cell utilization. Engineering Science and Technology, an International Journal, 2023, Vol. 43, p. 101452. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2023.101452
De Temmerman G., et al. Data on erosion and hydrogen fuel retention in Beryllium plasma-facing materials. Nuclear Materials and Energy, 2021, Vol. 27, p. 100994. doi:10.1016/j.nme.2021.100994
Hassanpouryouzband A., et al. Gas hydrates in sustainable chemistry. Chemical society reviews, 2020, Vol. 49, №. 15, pp. 5225-5309. https://doi.org/10.1039/C8CS00989A
Karpov S.A., Tolstolutskaya G.D., Kalchenko A.S. Effect of noble-gas bubbles on deuterium trapping behavior in argon pre-implanted stainless steel. Journal of Nuclear Materials, 2022, Vol. 566, p. 153661. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2022.153661
Li Y., et al. In-situ investigation of bubble dynamics and two-phase flow in proton exchange membrane electrolyzer cells. International Journal of Hydrogen Energy, 2018, Vol. 43, №. 24, pp. 11223-11233. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.05.006
Ito H., et al. Influence of pore structural properties of current collectors on the performance of proton exchange membrane electrolyzer, Electrochimica Acta, 2013, Vol. 100, pp. 242-248. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.05.068
Feng Q., et al. A review of proton exchange membrane water electrolysis on degradation mechanisms and mitigation strategies. Journal of Power Sources, 2017. Vol. 366, pp. 33-55. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.09.006
Arvay A., et al. Characterization techniques for gas diffusion layers for proton exchange membrane fuel cells–A review. Journal of Power Sources, 2012, Vol. 213, pp. 317-337. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.04.026
Su X., Xu L., Hu B. Simulation of proton exchange membrane electrolyzer: Influence of bubble covering. International Journal of Hydrogen Energy, 2022, Vol. 47, No. 46, pp. 20027 – 20039. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene. 2022.04.154
Kozlovskiy A.L. The Effect of the Addition of Aluminum Nitride to the Composition of NiAl2O4 Ceramics on Hydrogenation Processes and the Increase in Resistance to Swelling and Degradation. Ceramics, 2023,Vol. 6, №4, pp. 2070-2085. https://doi.org/10.3390/ceramics6040127
