|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Определение каталитической активности теплозащитных материалов космических аппаратов в диссоциированном воздухе на основе методов молекулярной динамики и квантовой механики. НИР
- Руководитель НИР: Ковалев В.Л.
- Участники НИР: Ветчинкин А.С., Косьянчук В.В., Крупнов А.А., Логинова О.Д., Якунчиков А.Н.
- Подразделение: 104. Лаборатория Наномеханики
- Срок исполнения: 2 января 2012 г. - 31 декабря 2015 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): (110-2000-2012)-2101/82-2014
- Номер ЦИТИС: 114101440074
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Наномеханика
- ПН России: Транспортные и космические системы
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 30.17.33 Газовая динамика
- 30.17.35 Тепломассоперенос
- 30.51.15 Разреженный газ и молекулярная газовая динамика
- 30.51.25 Физико-химическая гидродинамика
-
Ключевые слова:
каталитические процессы на поверхности, гетерогенная рекомбинация, теория функционала плотности, кластерные модели поверхности, квантово-механическое моделирование, высококаталитические материалы
-
Описание:
На основе методов квантовой механики исследовалось взаимодействие диссоциированного кислорода с поверхностью оксида меди Cu2O. Моделирование поверхности кристаллического оксида меди проводится на основе кластерного подхода. Кластер Cu2O5 используется для моделирования процессов адсорбции/десорбции атомов кислорода и ударной рекомбинации, а Cu4O8 и Cu5O8 - для процессов миграции адсорбированных атомов кислорода по поверхности. Квантовая механика позволяет получить геометрические, энергетические и колебательные характеристики этих процессов. Решение уравнения Шредингера в адиабатическом приближении проводится методами теории функционала электронной плотности (DFT) при помощи программного пакета GAUSSIAN. Конкретный вид и значения коэффициентов скоростей элементарных стадий дает теория переходного состояния Эйринга-Поляни.
-
Основные результаты:
Для двух различных мест адсорбции получены коэффициенты скоростей адсорбции/десорбции и ударной рекомбинации. Обнаружено, что одно из мест адсорбции характеризуется практически безбарьерным характером протекания реакции ударной рекомбинации.Поверхностная миграция атомов кислорода моделировалась двумя путями между тремя различными (относительно взаимного расположения) местами адсорбции. Процесс ассоциативной рекомбинации определялся суперпозицией поверхностной миграции и ударной рекомбинации. Полученные эффективные коэффициенты рекомбинации γ атомов кислорода на поверхности оксида меди для различных парциальных давлений хорошо согласуются с экспериментальными данными. Показано, что ударная рекомбинация (ИР) преобладает при Т < 1000°K , а ассоциативная (ЛХ) дает вклад в увеличение коэффициента рекомбинации при T > 850°К. Высокая степень каталитичности при больших и средних температурах (Т > 500°K) вызвана практически безбарьерным характером ударной рекомбинацией на втором центре адсорбции и является частной особенностью взаимодействия именно данной системы Cu2O+O.
- Добавил в систему: Ковалев Валерий Леонидович
Источник финансирования НИР
| Хоздоговор, ЦНИИМАШ (РОСКОСМОС) |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 3 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Разработка модели взаимодействия атомов кислорода и азота с по-верхностью высококаталитических материалов (металлов). Определение каталитической активности металлов на основе расчетов с применением методов молекулярной динамики и квантовой механики. |
| Результаты этапа: Создана модель взаимодействия диссоциированного кислорода с поверхностью высококаталитического материала. Разработана методика анализа каталитических свойств поверхности на основе теории квантовой механики. Она апробирована на конкретном материале Cu2O. При взаимодействии поверхности Cu2O с диссоциированным кислородом определены константы скоростей элементарных стадий и рассчитан эффективный коэффициент каталитической активности поверхности как функция парциальных давлений и температуры | ||
| 4 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Определение каталитической активности теплозащитных материалов космических аппаратов в диссоциированном воздухе |
| Результаты этапа: Изучено взаимодействие диссоциированного азота с поверхностью оксида меди Cu2O. Применяется разработанная исполнителями НИР на предыдущих этапах методика моделирование взаимодействия ато-мов с кристаллической поверхностью различной каталитичности. На основе проведенных квантово-механических расчетов и теории абсолютных скоростей реакций получены коэффициенты скоростей элементарных стадий гетерогенной рекомбинации атомов азота на поверхности Cu2O. Определена вероятность гетерогенной рекомбинации атомов азота в зависимости от парциального давления атомов азота и температуры поверхности в рабочем диапазоне 330-2000°K. Выработаны сводные таблицы по константам скоростей элементарных стадий при взаимодействии диссоциированного воздуха с поверхностью различных материалов (SiO, Al2O3, Cu2O). | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".