CC BY
51
УДК 621.9.047
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОГО
ХРАНЕНИЯ ВОДОРОДА
© 2018 Ю.Н. Шалимов1, А.В. Звягинцева1, А.В. Помигуев2, А.В. Руссу1
воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия 2 Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж, Россия
Аннотация: изучены и созданы мобильные установки, основанные на электрохимических принципах преобразования и аккумулирования энергии, для обслуживания летательных аппаратов. Наиболее доступным материалом для производства накопителей энергии является алюминий. Указано преимущество металлогидридного способа накопления водорода. Рассмотрены вопросы, связанные с методами развития поверхности накопителя для увеличения емкости накопления. Представлен анализ планарного и объемного хранения водорода. Показаны возможности применения объемных накопителей, в том числе в системах энергоснабжения летательных аппаратов; основные проблемы, возникающие при создании систем безопасного хранения водорода в виде алюмогидридов; особенность взаимодействия оксида алюминия с водородом в водном растворе с учетом эффекта Сорэ; механизм формирования металлических структур (электродов) для электрохимического получения гидридов алюминия. Процесс формирования гидридов алюминия наиболее вероятен по дефектам структуры металлов. Закачка водорода в накопитель осуществляется путем электрохимического разряда протона водорода на катоде с образованием атомарного водорода, который в дальнейшем образует с атомом металла гидридные соединения
Ключевые слова: новые технологии в авиации, электрохимические технологии, водородная энергетика, аккумулирование энергии, водородный накопитель, алюмогидрид, дефект структуры металла, деструкция кристаллической решетки металла
Благодарности: работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках проектной части государственного задания № 9.11295.2018/10.11 «Разработка технологий высокоизносостойких покрытий подшипников скольжения со сверхмалым коэффициентом трения на основе соединений №-Б»
Введение
Наземное обслуживание летательных аппаратов (ЛА) входит в состав основных служб обеспечения полетов. Критерии надежности и энергетической эффективности силовых установок, входящих в состав систем наземного обслуживания ЛА, определяют вектор перспективных исследований в данной области. В материалах работы рассматриваются вопросы эффективного использования теплофизических и электрохимических технологий в мобильных энергоустановках.
Среди всех видов энергоресурсов неоспоримым преимуществом обладают возобновляемые источники энергии. Например, показана эффективность использования возобновляемых источников энергообеспечения различного типа на основе гидридов алюминия [1] и на основе никеля и его соединений [2]. Основным недостатком практически всех возобновляемых источников энергии является циклическая нестабильность их работы, то есть невозможность производства энергии в непрерывном режиме. Единственным исключением являются источники энергии, использующие в виде топлива животную и растительную биомассу. Поэтому
для обеспечения постоянства работы силовых агрегатов на возобновляемых источниках энергии необходимы накопители энергии большой емкости.
Основными требованиями к выбору материала для аккумулирования энергии являются: доступность и высокая удельная энергетическая емкость. При этом в качестве энергоносителя предлагаем использовать водород, как наиболее энергоемкое и экологически чистое топливо. С позиции безопасности и эффективности хранения топлива наиболее перспективно аккумулирование водорода твердотельным состоянием в форме гидридов металлов [3-5]. В этом принципиальное отличие данного подхода от других решений: водород хранится в твердой фазе, что позволяет исключить проблемы, присущие баллонному и криогенному хранению водорода.
Из известных материалов (Pd, Р^ лантаноиды, актиноиды и ряд других металлов рассмотренных в работах [5, 6]) для аккумулирования энергии всем вышеуказанным требованиям наиболее соответствует алюминий. На рис. 1 приведена диаграмма относительного содержания наиболее распространенных металлов в
земной коре (литосфере), полученная методом математической обработки по данным Кларка
[7].
Рис. 1. Содержание основных металлов в литосфере (Ы - индекс Кларка)
Анализ содержания металлов в земной коре показывает, что алюминий имеет преимущество в сравнении с другими металлами по критерию доступности. Он, согласно индексу Кларка, является самым распространенным материалом в составе земной коры нашей планеты, его содержание составляет ~8,3 % от общего веса.
Другим критерием является возможность взаимодействия алюминия с водородом с образованием гидридов.
Алюминий при соответствующей технологии подготовки и обработки материала (анодная обработка) способен аккумулировать до 7-8 % от веса металла свободного водорода [7]. Анодная обработка с образованием пористой структуры [8-10] обеспечивает: 1. Равнодоступность электролита к различным участкам электрода; 2. Редукционный эффект при экстракции водорода при образовании гидридов алюминия, температура экстракции которых относительно мала t
экстр.
140 С. Соответственно, извлечение водорода из структуры алюминия осуществляется при незначительных энергетических затратах.
Помимо сравнительной оценки распространенности А1 в земной коре индекс Кларка позволяет оценить перспективность использования А1 в качестве аккумулятора водорода, а также целесообразность его использования как вида гидридного топлива в прямоточных турбинах в качестве рабочего тела с применением ядерного двигателя.
Технология 3D хранения водорода в объеме металла
Главное преимущество предлагаемой 3D-технологии хранения водорода - это его аккумулирование в объеме атомной структуры, в отличие от планарной технологии (2D) суперконденсатора, в котором накопление энергии сосредоточено только по поверхности структуры. По предварительным оценкам энергетическая емкость таких систем на несколько порядков превосходит емкость ионисторов (суперконденсаторов).
Для обеспечения технологической возможности аккумулирования и экстракции водорода предполагается использовать известные технологии электрохимического образования пор, которые уже апробированы в производстве электролитических конденсаторов [8-10]. В основе процесса лежит технология анодной обработки алюминиевой фольги в производстве электролитических конденсаторов. Анодная обработка - это получение пор методом анодного растворения, которое осуществляется в водных растворах №С1 с концентрацией 15-18 %, ia = 15-20 А/ дм2 (ток анодной обработки); т эксп = 2 мин (время экспозиции); ^л-та = 40 0С. Общий вид идеализированной электродной системы для гидридного хранения водорода представлен на рис. 2. Отметим, что электрод -накопитель водорода - состоит из трех частей: материк, основание и пора. Наличие в структуре А1 фольги - материковой части - обеспечивает прочность ленты при намотке картриджа, а также для обеспечения нагрева при экстракции водорода из материала картриджа. Основание электрода - это пористая часть А1 фольги.
Пора Основание
Материк
Рис. 2. Элемент конструкции электрода -накопителя водорода
Возможность формирования такой объемной структуры из алюминия определяется спецификой его поведения в водных растворах
электролитов. Высокая склонность этого металла к пассивации в водных растворах приводит к образованию на поверхности алюминия защитной пленки из его оксида - А1203, которая исключает прямой контакт свободного алюминия с раствором. Технология образования пор может быть представлена следующим образом. В процессе анодной обработки в растворе №С1 на аноде протекают одновременно два сопряженных процесса: разложение воды (1а) и окисление алюминия, которые протекают в 3 стадии (1б), по схеме:
1а: 2Н2О - 4е ^ 4Н+ + О2 1б: А1 - 1е ^ А1+, Еион. = 5,6 эВ (1) А1+ - 1е ^ А12+, Еион = 18,2 эВ А12+ - 1е ^ А13+, Еион. = 24,8 эВ, где Еион - энергия ионизации алюминия, эВ [11].
Последние два перехода при окислении алюминия осуществляются в течение короткого времени 0,1 - 0,05 миллисекунды.
Образование молекулы кислорода сопровождается эффектом тепловыделения:
О + О^ О2 + Q (2)
При этом тепловой эффект данной реакции составляет Q = 27,92 кДж/моль.
Образующиеся ионы водорода также взаимодействуют с молекулами воды с образованием гидратированного катиона гидроксония по схеме:
Н+ + Н2О ^ Н3О+ + Q (3)
Этот процесс также сопровождается эффектом тепловыделения. Величина Q составляет 24,58 кДж/моль.
На катоде протекает процесс восстановления воды по схеме:
2Н2О + 2е ^ Н2 + 2ОН- (4)
Процесс также сопровождается экзотермическим эффектом, Q = 25,06 кДж/моль.
Увеличение концентрации ОН- анионов на катоде вызывает смещение рН раствора в щелочную область, и в результате этого гидрок-сид алюминия А1(ОН)3 выпадает в осадок. По мере накопления А1(ОН)3 в нижней части электролизера периодически осуществляется выгрузка шнеком амфотерного гидроксида алюминия [9]. Механизм взаимодействия катионов водорода с оксидом алюминия рассмотрим ниже.
Электрохимические процессы на аноде осложнены действием эффектов тепловыделения на гидродинамику процесса. Влияние тепловых эффектов настолько существенно, что в конечном итоге именно они определяют кине-
тику и механизм анодного образования пор для получения развитой поверхности. В процессе анодной обработки А1 фольги формируются поры, диаметр которых колеблется от 3 до 15 мкм [8, 10]. Существует предположение, что температура на электроде в зоне реакции может на порядки превышать среднюю температуру электролита. Экспериментальные исследования в зоне, удаленной от поверхности электрода на 50 мкм, показали увеличение температуры от ее среднего значения в объеме электролита на 40 оС [8], в то время как толщина оксидного слоя составляет порядка 0,04 нм. Анализ химического состава электролита дает все основания предполагать, что именно катионы Н+ на аноде растворяют оксидную пленку А1203. За счет проявления термогравитационного эффекта Сорэ [12] концентрация катионов водорода на поверхности электрода будет максимальной.
Рассмотрим металлогидридный способ аккумулирования как один из наиболее перспективных методов хранения водорода. На рис. 3 представлена структурная формула гидрида алюминия [13] .
Рис. 3. Структурная формула гидрида алюминия [13]
Характер геометрии молекулы А1Н3 определяется особенностями водородной связи, формирующей аналог бензольного кольца, поэтому его иногда называют неорганическим бензолом. Структура гидрида алюминия, построенная по аналогу бензольного кольца, позволит использовать алюмогидриды в качестве основного компонента для получения водородного топлива. В гидриде алюминия А1Н3 относительно малая энергия связи ЕА1_Н = ~ 0,5 эВ [14], поэтому извлечение - экстракция водорода осуществляется в интервале температур 142145 0С. Даже сжиженный водород не может
иметь такой эффективности, как гидрид алюминия А1Н3, удельный вес рн2(ж) ~ 90 г/см3, поэтому топливная гондола на экспериментальном лайнере ТУ-155 практически занимала весь объем, включая пассажирский салон. Гидрид алюминия по своей энергетической возможности превосходит известные и применяемые в авиации виды топлива - керосины всех марок, несмотря на то, что р(А1Н3) почти вдвое превосходит удельный вес керосина, но при этом теплотворная способность водорода в 2,3 раза выше соответствующего значения для керосина. Поэтому энергетический выигрыш останется за алюмогидридом. Кроме того, водород в алюмогидриде находится без давления в твердом состоянии, поэтому для него не существует опасности потери топлива в случае течи бака.
В ряде работ было установлено, что вероятность образования связи Ме-Н увеличивается при изменении энергии связи между отдельными атомами или группами атомов (возникновение дефектов структуры) [6, 15-17]. В этом случае создаются предпосылки для формирования структур металлов, способных аккумулировать значительные объемы водорода. Данная закономерность характерна для всех металлов и сплавов, склонных к образованию гидридов, на которых в процессе реакции выделяется атомарный водород [2, 5, 6, 16, 17], а в данной работе, подчеркнем еще раз, рассматривается образование пор в процессе анодной обработки [8, 10, 15].
Рассмотрим механизм взаимодействия катионов водорода с оксидом алюминия.
На катоде в двойном электрическом слое протекает процесс дегидратации катиона гид-роксония по схеме:
Н3О+ - Н2О
■ Н+
(5)
Н+ + е ^ Н0 (6)
Далее осуществляется взаимодействие атомарного водорода со свободным атомом металла:
А10 + 3Н0 ^ А1Н3 (7)
с образованием гидрида металла. Свободный протон Н+ имеет весьма ограниченные размеры (10-5А) [18], поэтому его проникновение через оксидный слой осуществляется беспрепятственно. Катодные реакции (5), (6), (7) осуществляются в электролитах разбавленной серной кислоты с добавкой КАФ (катионноактив-ных веществ), время образования гидрида алюминия определяется по началу выделения газо-
образного Н2 на катоде, температура раствора H2SO4, 1 = 20-35 0С.
Одним из необходимых условий высокой эффективности систем аккумулирования является формирование электродной системы с высокой степенью развития поверхности, обеспечивающей высокую доступность электролита к электроду.
Основным способом формирования развитой поверхности является электрохимическая технология формирования пор [15-17]. Главная особенность этой технологии - отсутствие непосредственного контакта металлического алюминия с водным раствором электролита. За основу возьмем уже предложенную модель формирования поры на алюминиевой фольге [10]. Согласно этой модели разрушение оксидного слоя осуществляется за счет протекания процесса окисления воды:
2Н2О - 4е ^ О2+ 4Н+ (8)
Именно катионы Н+ под действием эффекта Сорэ [12] взаимодействуют с поверхностью анода, разрушая оксидную пленку из А1203. На рис. 4 показан механизм такого взаимодействия (удаление кислорода из оксида).
(А! - ОЛ > О
А! - О
+ 6Н + ^ 2А!3
А1
Н20 Н20 Н20 Н20 Н20 Н20.
3 +
+ зС1~
.о
-о■
Н----С1 Н----С1 Н----С1
н
Рис. 4. Механизм взаимодействия ионов водорода с оксидом алюминия
В итоге катион А13+ гидратируется молекулами воды и переходит в раствор электролита по вышеприведенной схеме. Специфика такого взаимодействия определяется высокой склонностью к пассивации металлического алюминия. Далее гидратированный катион алюминия [А1(Н20)6]3+ взаимодействует с тремя анионами С1- и образует комплексный ион алюминия, в котором катион А13+ образует мультиплетную связь. В то же время предполагается, что атомы алюминия пограничных с электролитом слоев переходят в окисленное состояние. Активным окислителем атомов алюминия может быть кислород, образующийся на аноде при разложении воды. Кислород, образующийся на аноде, находится в атомарном состоянии до момента образования молекулы 02, обладает высокой окислительной способностью. Время дезинтеграции молекулы кислорода составляет
несколько миллисекунд. Такой же порядок изменения имеют и потенциалы изменения от Е1 до Е3 для алюминия (Еь Е2, Е3), представленные в формуле (1). Значительная разница между отдельными стадиями свидетельствует о значительном поглощении энергии от внешнего источника энергии.
Многочисленные попытки экспериментального определения механизма реакций анодного окисления алюминия пока не дали неопровержимых однозначных результатов. Однако решение этой проблемы является необходимым условием создания технологии аккумулирования водорода на основе алюмогидри-дов. Специфика взаимодействия алюминия с раствором электролита при его анодной обработке на первый взгляд не укладывается в рамки традиционных представлений процессов анодной обработки металлов. При определенной плотности анодного тока возникают условия формирования на аноде пористой структуры. При этом профиль образующейся поры главным образом зависит от плотности анодного тока. На рис. 5 представлено влияние анодной плотности тока на возможные геометрические профили пор, получаемые при различных значениях плотности анодного тока. Более модельное представление образование пор при анодной обработке рассмотрено в работе [10].
2 3 4 5
Рис. 5. Влияние плотности анодного тока на морфологию формируемой поры. Плотность анодного тока: 1 - 1 А/дм2;
2 - 2 А/дм2; 3 - 3 А/дм2; 4 - 4 А/дм2; 5 - 5 А/дм2
Данный принцип развития поверхности используется в технологиях конденсаторостро-ения [9]. В реальных технологических процессах увеличение степени развитости поверхности может составлять до 600 раз. Численно эта степень может быть оценена по формуле [8, 10]:
КТр = Sобщ/Sгеом ~ 600 раз,
где Soбщ - площадь аноднообработанной фольги; SгеoM - видимая (геометрическая) поверхность. Следует добавить, что развитие поверхности является одним из необходимых условий создания эффективных систем хранения водорода.
Выводы
1. Рассмотрены физико-химические основы реализации систем безопасного хранения водорода в виде гидридов алюминия. С целью увеличения энергетической емкости металлических систем для хранения водорода в твердофазном состоянии рассмотрен механизм формирования металлических структур гидридов алюминия.
Главное преимущество предлагаемой 3D-технологии хранения водорода - это его аккумулирование в объеме по трем направлениям (х, у, z) атомной структуры, в отличие от пла-нарной технологии (2D) суперконденсатора, в котором накопление энергии сосредоточено только по поверхности структуры.
2. Проведено обоснование преимущества алюминия по сравнению с другими металлами по критерию доступности. Сделан вывод, что алюминий, согласно индексу Кларка, является самым распространенным материалом в составе земной коры нашей планеты, его содержание составляет ~8,3 % от общего веса.
3. Для обеспечения технологической возможности аккумулирования и экстракции водорода из алюминия предлагается использовать электрохимические технологии образования пор, которые уже апробированы в производстве электролитических конденсаторов. В основе разрабатываемого процесса лежит технология анодной обработки алюминиевой фольги в растворах №С1 с концентрацией 15-18 %. Подобраны режимы анодной обработки: ^ = 15-20 А/дм2 (ток анодной обработки); тэксп = 2 мин (время экспозиции); 1зл-та = 40 0С.
4. В работе показаны преимущества анодной обработки алюминиевой фольги для образования развитой пористой структуры поверхности, которая обеспечивает:
а - равнодоступность электролита к различным участкам электрода;
б - редукционный эффект при экстракции водорода при образовании гидридов алюминия,
температура экстракции которых составляет t ~ 140 0С
^кстр. -L^W •
5. Рассмотрен механизм формирования металлических структур (электродов) для электрохимического получения алюмогидридов. Обоснованы физико-химические стадии протекания процесса формирования пор в процессе анодной обработки в растворе NaCl, диаметр которых колеблется от 3 до 15 мкм.
6. Предложен механизм образования гидридов алюминия, основанный на взаимодействии катионов водорода на аноде с оксидной пленкой Al2O3 на анодноподготовленной алюминиевой фольге, с учетом проявления термогравитационного эффекта Сорэ.
7. Процессы технологии образования алюмогидридов осуществляются в электролитах разбавленной серной кислоты с добавкой КАФ (катионноактивных веществ), время образования гидрида алюминия определяется по началу выделения газообразного H2 на катоде, температура раствора H2SO4, t = 20-35 0С.
8. Предлагаемые технологии основаны на использовании доступных материалов, обладающих ресурсом массового производства, промышленностью .
Литература
1. Ковалев В.Е., Шалимов Ю.Н., Гусев А.Л. Перспективы построения поселений с независимой системой энергоснабжения // Альтернативная энергетика и экология: Междунар. науч. журнал. 2011. № 10. С. 171-178.
2. Звягинцева А.В. Гибридные функциональные материалы, формирующие металлические структуры с оптимальной дефектностью для хранения водорода в гид-ридной форме // Альтернативная энергетика и экология: Междунар. науч. журнал. 2017. № 16-18. С. 89-103.
3. Bockris J.O.M., Khan S.U.M. Quantum electrochemistry. N.Y.: Plenum Press, 1979. 518 p.
4. Бокрис Дж. О'М., Везироглу Т.Н., Смит Д.Л. Солнечно-водородная энергия. Сила, способная спасти мир. М.: Изд-во МЭИ, 2002. 164 с.
5. Основы водородной энергетики /под ред. В.А. Мошникова и Е.И. Терукова. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011. 288 с.
6. Zvyagintseva A.V., Shalimov Yu.N. On the Stability of Defects in the Structure of Electrochemical Coatings // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2014. Vol. 50. № 6. PP. 466-477.
7. Чертко Н.К., Чертко Э.Н. Геохимия и экология химических элементов: Справочное пособие. Мн.: Издательский центр БГУ, 2008. 140 с.
8. Шалимов Ю.Н. Влияние тепловых и электрических полей на электрохимические процессы при импульсном электролизе: дис. ... д-ра техн. наук. Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т, 2007. 354 c.
9. Закгейм Л.Н. Электролитические конденсаторы.
2-е изд., перераб. и доп. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. 284 с.
10. Литвинов Ю.В. Применение нестационарного электролиза в технологии анодной обработки алюминиевой фольги: дис. ... канд. техн. наук. Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т, 2006. 150 с.
11. Тихонов В.Н. Аналитическая химия алюминия. М.: Наука, 1971. 266 с.
12. Де Гроот С. Р. Термодинамика необратимых процессов. М.: ГИТТЛ, 1956. 277 с.
13. Уэллс А. Структурная неорганическая химия: В
3-х тт.; пер с англ. М.: Мир, 1987. Т. 2. 696 с.
14. Нефедов В.И. Рентгеноэлектронная спектроскопия химических соединений. Справочник. М.: Химия, 1984. 256 с.
15. Особенности процессов газовыделения электрохимических реакций в условиях импульсного электролиза / Ю.Н. Шалимов, И.Л. Батаронов, К.Г. Хрипунов, Е.Н. Островская, Ю.В. Литвинов // Альтернативная энергетика и экология: Междунар. науч. журнал. 2005. №8. С. 16-18
16. Власов Н.М., Звягинцева А.В. Математическое моделирование водородной проницаемости металлов: монография. Воронеж: ФГБОУ ВПО «ВГТУ», 2012. 248 с.
17. Звягинцева А.В. Структурные и примесные ловушки для точечных дефектов: монография. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017. 216 с.
18. Маккей К. Водородные соединения металлов. М.: Мир, 1968. 244 с.
Поступила 16.03.2018; принята к публикации 16.05.2018
Информация об авторах
Шалимов Юрий Николаевич - д-р техн. наук, профессор, Воронежский государственный технический университет
(394026, Россия, г. Воронеж, Московский проспект, 14), тел. +79050534573, е-таП: sha1imov_yn @та11.т
Звягинцева Алла Витальевна - канд. техн. наук, доцент, Воронежский государственный технический университет
(394026, Россия, г. Воронеж, Московский проспект, 14), тел. +79507501062, е-таД: [email protected]
Помигуев Александр Владимирович - адъюнкт, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-
воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54 «А»),
тел. +79102480250, е-тай: [email protected]
Руссу Александр Викторович - магистрант, Воронежский государственный технический университет (394026, Россия, г. Воронеж, Московский проспект, 14), тел. +79518723560, e-mai1: [email protected]
ELECTROCHEMICAL TECHNOLOGIES OF IMPLEMENTATION OF SYSTEMS FOR SAFE
STORAGE OF HYDROGEN
Yu.N. Shalimov1, A.V. Zvyagintseva1, A.V. Pomiguev2, A.V. Russu1
'Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia 2Military Scientific Educational Center of Military-Air forces "N.E. Zhukovsky and Ju.A. Gagarin
Military-Air Academy", Voronezh, Russia
Abstract: the article is devoted to the study and creation of mobile units based on the electrochemical principles of energy conversion and storage for aircraft maintenance. It is shown that the most affordable material for the production of energy storage is aluminum. The advantage of metallohydride method of hydrogen accumulation is shown. The questions connected with methods of development of a surface of the storage device for increasing the capacity of accumulation are considered. The analysis of planar and volumetric storage of hydrogen is presented. It is shown that aluminum is the main and most affordable material for the production of highly effective energy storage devices. The article also considers the main problems that arise when creating systems for the safe storage of hydrogen in the form of aluminum hydrides. The peculiarity of the interaction of aluminum oxide with hydrogen in an aqueous solution, taking into account the effect of Sore, is shown. The mechanism of formation of metal structures (electrodes) for electrochemical production of aluminum hydrides is considered. It is shown that the formation of aluminum hydrides is most likely due to defects in the structure of metals. The hydrogen is pumped into the accumulator by electrochemical discharge of the hydrogen proton on the cathode with the formation of atomic hydrogen, which subsequently forms hydride compounds with the metal atom
Key words: new aviation technologies, maintenance of flying machines, electrochemical technologies, hydrogen power engineering, energy accumulation, hydrogen storage, aluminum hydride, defect of the metal structure, destruction of the metal crystal lattice
Acknowledgments: the work was financially supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation in the framework of the project part of the state task No. 9.11295.2018 / 10.11 "Development of high-wear-resistant coating technologies for low-friction bearings based on Ni-B compounds"
References
1. Kovalev V.E., Shalimov Yu.N., Gusev A.L. "Prospects for constructing settlements with an independent energy supply system", International Scientific Journal Alternative Energy and Ecology (Al'ternativnaya energetika i ekologiya: Mezhdunar. nauch. zhurnal), 2011, no. 10, pp. 171-178.
2. Zvyagintseva A.V. "Hybrid functional materials that form metal structures with optimal deficiency for the storage of hydrogen in hydride form", International Scientific Journal Alternative Energy and Ecology (Al'ternativnaya energetika i ekologiya: Mezhdunar. nauch. zhurnal), 2017, no. 16-18, pp. 89-103.
3. Bockris J.O.M., Khan S.U.M. "Quantum electrochemistry", N.Y., Plenum Press, 1979, 518 p.
4. Bokris J. O.M., Veziroglu T.N., Smith D.L. "Solar-hydrogen energy. A power that can save the world" ("Solnechno-vodorodnaya energiya. Sila, sposobnaya spasti mir"), Moscow, MEI, 2002, 164 p.
5. Moshnikov V.A., Terukov E.I. "Fundamentals of hydrogen energy" ("Osnovy vodorodnoy energetiki"), Saint Petersburg, Publishing house of SPbSETU "LETT, 2011, 288 p.
6. Zvyagintseva A.V., Shalimov Yu.N. "On the stability of defects in the structure of electrochemical coatings", Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2014, vol. 50, no. 6, pp. 466-477.
7. Chertko N.K., Chertko E.N. "Geochemistry and ecology of chemical elements: Reference Book" ("Geokhimiya i ekologiya khimicheskikh elementov: Spravochnoe posobie"), Publishing Center of the Belarusian State University, 2008, 140 pp.
8. Shalimov Yu.N. "Influence of thermal and electric fields on electrochemical processes in pulsed electrolysis. Dr. Technical Science Diss." ("Vliyanie teplovykh i elektricheskikh poley na elektrokhimicheskie protsessy pri impul'snom elektrolize: dis. d-ra tekhn. nauk"), Ivanovo, ISCTU, 2006, 354 p.
9. Zakheim L.N. "Electrolytic capacitors" ("Elektroliticheskie kondensatory"), Moscow-Leningrad, Gosenergoizdat, 1963, 284
p.
10. Litvinov Yu.V. "Application of non-stationary electrolysis in the technology of anodic treatment of aluminum foil", cand. tech. sciences diss. ("Primenenie nestatsionarnogo elektroliza v tekhnologii anodnoy obrabotki alyuminievoy fol'gi", dis. kand. tekhn. nauk), Ivanovo, ISCTU, 2006, 150 p.
11. Tikhonov V.N. "Analytical chemistry of aluminum" ("Analiticheskaya khimiya alyuminiya"), Moscow, Nauka, 1971, 266 p.
12. De Groot S.R. "Thermodynamics of irreversible processes" ("Termodinamika neobratimykh protsessov"), Moscow, GITTL, 1956, 277 p.
13. Wells A. "Structural inorganic chemistry" ("Strukturnaya neorganicheskaya khimiya"), Moscow, Mir, 1987, 696 p.
14. Nefedov V.I. "X-ray electron spectroscopy of chemical compounds. Reference book" ("Rentgenoelektronnaya spektros-kopiya khimicheskikh soyedineniy. Spravochnik"), Moscow, Khimiya, 1984, 256 p.
15. Shalimov Yu.N., Bataronov I.L., Khripunov K.G., Ostrovskaya E.N., Litvinov Yu.V. "Features of the processes of gas evolution of electrochemical reactions in conditions of pulsed electrolysis", International Scientific Journal Alternative Energy and Ecology (Al'ternativnaya energetika i ekologiya: Mezhdunar. nauch. zhurnal), 2005, no. 8, pp. 16-18.
16. Vlasov N.M., Zvyagintseva A.V. "Mathematical modelling of hydrogen permeability of metals: monograph" ("Matematich-eskoe modelirovanie vodorodnoy pronitsayemosti metallov: monografiya"), Voronezh, VSTU, 2012, 248 p.
17. Zvyagintseva A.V. "Structural and impurity traps for point defects: monograph" ("Strukturnye i primesnye lovushki dlya tochechnykh defektov: monografiya"), Voronezh, VSTU, 2017, 216 p.
18. McKay K. "Hydrogen compounds of metals" ("Vodorodnye soyedineniya metallov"), Moscow, Mir, 1968, 244 p.
Submitted 16.03.2018; revised 16.05.2018 Information about the authors
Yuriy N. Shalimov, Dr. Sc. (Technical), Professor, Voronezh State Technical University (14 Moskovskiy prospekt, Voronezh 394026, Russia), e-mail: shalimov_yn @mail.ru
Alla V. Zvyagintseva, Cand. Sc. (Technical), Associate Professor, Voronezh State Technical University (14 Moskovskiy prospekt, Voronezh 394026, Russia), e-mail: [email protected]
Aleksandr V. Pomiguev, Graduate Student, Professor, Military Scientific Educational Center of Military-Air Forces "N.E. Zhu-kovsky and JU.A. Gagarin Military-Air Academy" (54A Starykh Bol'shevikov st., Voronezh 394064, Russia), tel. +79102480250, e-mail: [email protected]
Aleksandr V. Russu, MA, Voronezh State Technical University (14 Moskovskiy prospekt, Voronezh 394026, Russia), e-mail: [email protected]
