Борокарбиды щелочных и щёлочноземельных металлов — возможные накопители водорода. Растворимость водорода

Abstract

Выполнен статистический расчёт водородосорбционных свойств соедине-ний M(BC)nHx (M = Li, Na, Mg, Ca, 0 <= x <= 12, n = 1 или 2 соответственно для щелочных и щёлочноземельных металлов) в надежде, что такие гидробо-рокарбиды окажутся в перспективе надёжными материалами для ревер-сивного хранения больших количеств водорода. Рассчитана свободная энергия кристалла, получено уравнение термодинамического равновесия системы, определяющее P–T–c-диаграмму состояния. Оценена раствори-мость водорода в зависимости от температуры и внешнего давления. По-лученные формулы позволяют установить P–T-условия содержания боль-шого количества водорода в системах, которые при известных из независи-мых экспериментов значениях энергетических параметров разных боро-карбидов металлов позволят подобрать оптимальный состав материала и выработать технологию эксперимента для решения практических задач.

Виконано статистичний розрахунок водневосорбційних властивостей сполук M(BC)nHx (M = Li, Na, Mg, Ca, 0 <= x <= 12, n = 1 або 2 відповідно для лужних і лужноземельних металів) в надії, що такі гідроборокарбіди ста-нуть у перспективі надійними матеріалами для реверсивного зберігання великих кількостей водню. Розраховано вільну енергію кристалу, одер-жано рівняння термодинамічної рівноваги системи, що визначає P–T–c-діаграму стану. Оцінено розчинність водню в залежності від температури і зовнішнього тиску. Одержані формули дозволяють встановити P–T-умови утримання великої кількості водню в системах, які при відомих з незалежних експериментів значеннях енергетичних параметрів різних бо-рокарбідів металів уможливлять підбір оптимального складу матеріалу і розробку технології експерименту для вирішення практичних завдань.

The statistical calculation of hydrogen sorption properties of M(BC)nHx compounds (M = Li, Na, Mg, Ca, 0 <= x <= 12, n = 1 or 2 for alkali and alkali-earth metals, respectively) are performed in the believe that such hydroboron car-bides will be in perspective the reliable materials for the reversible storage of hydrogen in large quantities. The calculation of free energy of crystal is car-ried out, the equation of thermodynamic equilibrium of the system, which determines the P–T–c phase diagram, is obtained. The hydrogen solubility is estimated depending on temperature and external pressure. These formulas allow determining the P–T-conditions of high hydrogen content in the sys-tems. For known from independent experiments values of the energy parame-ters of different metals boron carbides, the derived equations allow to select the optimum composition of material and to develop the experimental tech-nology to solve the practical problems.