Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Badania metodą wolumetryczną zdolności węglika glinu (Al 4 C 3 ) do absorpcji gazowego wodoru Praca magisterska wykonana w Pracowni Oddziaływań Międzycząsteczkowych;

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Badania metodą wolumetryczną zdolności węglika glinu (Al 4 C 3 ) do absorpcji gazowego wodoru Praca magisterska wykonana w Pracowni Oddziaływań Międzycząsteczkowych;"— Zapis prezentacji:

1 Badania metodą wolumetryczną zdolności węglika glinu (Al 4 C 3 ) do absorpcji gazowego wodoru Praca magisterska wykonana w Pracowni Oddziaływań Międzycząsteczkowych; kierownik i opiekun pracy: dr hab. Wojciech Grochala Protonowo–wodorkowe magazyny wodoru Protonowo–wodorkowe magazyny paliwa wodorowego to związki chemiczne zawierające wodór na dwóch różnych formalnych stopniach utlenienia: dodatnim +1 (protony H + ) i ujemnym –1 (aniony wodorkowe H – ). Chemia UW Przykładowe magazyny protonowo–wodorkowe: mieszanina dwóch różnych związków chemicznych: [1] LiNH LiH Li 2 NH + LiH + H 2 Li 3 N + 2 H 2 część protonowa i wodorkowa w obrębie jednej fazy krystalicznej: [2] Li 4 (NH 2 ) 3 (BH 4 ) układy te charakteryzują się bardzo zróżnicowaną termodynamiką reakcji uwalniania wodoru (od silnie egzo– do silnie endotermicznej) Ładowanie magazynu poprzez heterolityczne rozszczepienie cząsteczki H 2 atomy metalu o dodatnim ładunku cząstkowym (+ ) przyłączają aniony H – atomy niemetalu o cząstkowym ładunku ujemnym ( – ) wiążą protony M–Nm + H 2 (H – –M) … (Nm–H + ) gdzie: M (metal, półmetal) = B, Al, Be, Li, itd; Nm (niemetal) = O, N, C, itd. Metodologia pomiarów PCTPro–2000 Hy–Energy Scientific Instruments LLC, Newark, USA analizator CPI mierzy zmiany ciśnienia wodoru w instalacji o znanej objętości objętość i ciśnienie wodoru działającego na próbkę kontrolowana dzięki systemowi zaworów pneumatycznych sterowanych komputerowo na podstawie zmierzonych zmian ciśnienia w określonej temperaturze wyznaczana jest zaabsorbowana lub zdesorbowana ilość moli wodoru próbka może przebywać jedynie w atmosferze H 2 lub He, albo w próżni (10 –3 bar) warunki eksperymentu: (T max = 450°C, p max = 100 bar), (T min = 30°C, p min = 52 bar) Struktura krystaliczna [5] Al 4 C 3 Al 4 C 3 krystalizuje w symetrii trygonalnej, grupa przestrzenna R 3mH wymiary komórki elementarnej: a = b = 3.335Å, c = Å, α = β = 90.0°, γ = 120,0° nie są znane inne odmiany węglika glinu dwa różne rodzaje atomów węgla (C1, C2) i atomów glinu (Al1, Al2) materiał o bardzo małej gęstości (d = 2,36 g/cm 3 ) Wnioski węglik glinu nie absorbuje wykrywalnej ilości wodoru w warunkach pomiarów (>0,2% wag. – czułość metody analizy elementarnej) nie można wykluczyć, iż efekt jest wyłącznie kinetyczny domieszkowany tytan błyskawicznie wiąże wodór (powstaje TiH 2 ) i nie wykazuje aktywności katalitycznej w reakcji przyłączania wodoru do Al 4 C 3 w wydmach IR brak pasm odpowiadających drganiom C–H, Al–H, Ti–H Al 4 C 3 nie uległ degradacji w drastycznych warunkach eksperymentu; może być dobrą i lekką zaporą dla wodoru H˚ = – 8,92 –TS˚ = + 59,92 (1) H˚ = – 336,61 –TS˚ = – 1,44 (2) H˚ = + 26,20 –TS˚ = + 0,20 (3) Wybór literatury [1] P. Chen, Z. Xiong, J. Luo, J. Lin, K. L. Tan, Nature, 2002, 420, 302. [2] Y. E. Filinchuk et.al, Inorg. Chem. 2006, 45, [3] T. Ichikawa, H. Fujii, S. Isobe, K. Nabeta, Appl. Phys. Lett. 2005, 86, [4] B. Bogdanović, M. Schwickardi, J Alloys Comp, 1997, 353–354, 1. [5] T. M. Gesing, W. Jeitschko, Z Naturforsch. B 1995, 50, 196. [6] (stan na maj 2007). + – + – 1,37% H 2,70% H 4,00% H 5,26% H 6,49% H 7,69% H 8,86% H 10,00% H Wyniki próbka zmielonego, niezdomieszkowanego Al 4 C 3 próbka Al 4 C 3 zmielonego z tytanem (10% molowych) spaleniowa analiza składu pierwiastkowego nie wykazała obecności H 2 w próbkach Koncept materiały węglikowe nie były dotychczas testowane pod kątem ich zdolności do magazynowania wodoru znany jest układ łatwo wydzielający wodór: [3] x LiH + CH x (nano) x H 2 + x Li + C (nano) równania hipotetycznego wiązania H 2 przez węglik glinu Al 4 C 3 + H 2 Al 3 (AlH)C 2 (CH) Al 3 (AlH)C 2 (CH) + H 2 Al 2 (AlH) 2 C(CH) 2 Al 2 (AlH) 2 C(CH) 2 + H 2 Al(AlH) 3 (CH) 3 Al(AlH) 3 (CH) 3 + H 2 Al(AlH) 2 (AlH 2 )(CH) 2 (CH 2 ) Al(AlH) 2 (AlH 2 )(CH) 2 (CH 2 ) + H 2 Al(AlH)(AlH 2 ) 2 (CH)(CH 2 ) 2 Al(AlH)(AlH 2 ) 2 (CH)(CH 2 ) 2 + H 2 Al(AlH 2 ) 3 (CH 2 ) 3 Al(AlH 2 ) 3 (CH 2 ) 3 + H 2 (AlH)(AlH 2 ) 3 (CH 2 ) 2 (CH 3 ) (AlH)(AlH 2 ) 3 (CH 2 ) 2 (CH 3 ) + H 2 (AlH 2 ) 4 (CH 2 )(CH 3 ) 2 kolejnych etapów nie uwzględniono, bo tworzyłby się nietrwały AlH 3 tytan oraz wodorek tytanu (TiH 2 ) to znane katalizatory reakcji uwodornienia glinowodorków litu (LiAlH 4 ) i sodu (NaAlH 4 ), [4] przetestujemy ich zdolność do przyspieszania powyższych reakcji Termodynamika reakcji degradacji [6] Al 4 C 3 w H 2 [kJ/mol] nie uwzględniono degradacji prowadzącej do (nietrwałego) wodorku glinu Al 4 C H 2 4 Al + 3 CH 4 Al 4 C Ti 4 Al + 3 TiC Al 4 C H 2 + TiH 2 4 Al + TiC + 2 CH 4 degradacja węglika glinu nie jest uprzywilejowana termodynamicznie w temperaturze powyżej 25°C (równanie 1) brak strat wodoru spowodowanych wydzielaniem się metanu (równania 1 i 3) domieszkowany tytan może zniszczyć strukturę krystaliczną Al 4 C 3 (równanie 2) Karol Fijałkowski próbka 10mmol Al 4 C 3 domieszka – 1mmol Ti 1mmol TiH 2 pomiar referencyjny eksperyment pomiar właściwy IR, SASP CPI IR, SASP mielenie – młyn WC IR – spektroskopia podczerwieni, SASP – spaleniowa analiza składu pierwiastkowego Al1 1,933 2,159 Al2 2,175 1,953 C1 2,159 C2 1,933 1,953 2,175 1,953 Metodologia postępowania z próbką komórka prymitywna


Pobierz ppt "Badania metodą wolumetryczną zdolności węglika glinu (Al 4 C 3 ) do absorpcji gazowego wodoru Praca magisterska wykonana w Pracowni Oddziaływań Międzycząsteczkowych;"

Podobne prezentacje


Reklamy Google