|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
ПЕРВОПРИНЦИПНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ДЕФЕКТОВ В ПАЛЛАДИИ И ИХ ВЛИЯНИЯ НА АБСОРБЦИЮ ВОДОРОДА.дипломная работа (Специалист)
- Научный руководитель: Бажанов Д.И.
- Автор: Векиловой Ольги Юрьевны
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2006
- Аннотация: В результате активной деятельности человека на Земле в последующие десятилетия ожидается резкое увеличение глобального потребления энергии, происходящее из-за повышения стандартов жизни и географического роста населения в мире. Всевозрастающая потребность в большем количестве энергии потребует значительного увеличения уровня потребления и производства энергии, менее опасных источников энергии и успешной методики проведения лабораторных газовых эмиссий. Среди различных альтернативных энергетических стратегий, на сегодняшний день выглядит особенно многообещающим построение энергетической инфраструктуры, которая использует водород – третий по количеству запасов элемент, встречающийся на поверхности земли – в качестве главного источника энергии. Его соединение с большим количеством других источников энергии (нефти, природного газа, каменного угля и др.) для использований в различных энергетических целях может обеспечить безопасное и надежное энергетическое будущее планеты. Существуют 4 основных условия успешного внедрения водородной экономики в мировое сообщество: 1. значительное понижение затрат на транспортировку водорода. 2. развитие безопасности источников водородной продукции при энергетических затратах, сравнимых с затратами на бензин. 3. поиски жизнеспособных методов транспортировки водорода. 4. развитие защищенной и эффективной инфраструктуры для доставки водорода из места получения к месту использования. В настоящее время водород далек от того, чтобы быть удовлетворительно притягательным по цене и надежности для замещения существующих технологий в этих областях. Для того, чтобы водород достиг существенного внедрения на мировой рынок, методика его производства, хранения и использования должна быть значительно улучшена. Поэтому необходим фундаментальный прорыв для понимания и контролирования химических и физических процессов, вовлеченных в производство, хранение и использование водорода. Для развития новых материалов, пригодных для использования в водородной экономике особенно важно понимание атомных и молекулярных процессов, которые возникают при взаимодействии водорода с материалами. Новые материалы необходимы для мембран, катализа и собраний топливных ячеек, которые представляют более высокие уровни и более низкую цену и имеют большее время жизни. Необходимы открытия новых материалов, новых химических процессов и новых техник синтеза, которые преодолеют технические барьеры. Безопасность и окружающая среда являются ключевыми аспектами, влияющими на жизнеспособность водородной экономики. В этой связи появляется проблема поиска материалов, способных адсорбировать водород, накапливать его в больших количествах, хранить, а позднее выделять. В качестве накопителей водорода можно использовать образующие гидриды металлы или металлы, абсорбирующие водород в больших количествах. Особое внимание уделяется палладию, так как он обладает большинством из вышеперечисленных свойств (коэффициент диффузии водорода в палладии велик). Использование палладия открывает широкие возможности для гидрогенизации, но под действием водорода атомные свойства структуры палладия могут измениться. В частности это приводит к образованию различных несовершенств кристаллического строения, то есть дефектов. Фундаментальное понимание процессов взаимодействия водорода с материалами требует синергетического подхода вовлекающего и теорию, и эксперимент. Значительные успехи в методологии (теории и алгоритмах) и компьютерном моделировании, и увеличение вычислительных мощностей, в последние годы открыли новые возможности для теоретического изучения условий хранения водорода, взаимодействия водорода с материалами, катализа, кинетики водорода, контроля процессов водородного охрупчения. Исследовательские усилия потребуют междисциплинарного подхода, вовлекающего такие научные дисциплины как физика, химия, материаловедение, моделирование и инженерия. Также необходимо объединение усилий эксперимента, теории, моделирования и расчетов, которые не только помогут объяснить экспериментальные данные, но и позволят идентифицировать ключевые параметры, которые привнесут главные успехи в технологию хранения водорода и станут темой последующих экспериментов. В этой связи особенно актуальными становятся теоретические расчеты с использованием компьютерного моделирования, которые позволяют в разумные сроки определить характерные свойства хранящих водород веществ. В данной работе проводится исследование влияния дефектов и их комплексов на процесс растворимости водорода в палладии. С этой целью изучается поведение вакансий в структуре палладия, изучается процесс образования вород-вакансионных комплексов и их поведение в структуре кристаллической решетки. А так же рассматривается влияние границ зерен в присутствие водорода.
- Добавил в систему: Бажанов Дмитрий Игоревич