Сорбция водорода кремнийоксидным аэрогелем при низких температурах

Abstract

Методом термопрограммированной десорбции в температурном интервале 7–95 К исследована сорбция и последующая десорбция водорода образцом кремнийоксидного аэрогеля. Во всем температурном интервале исследований наблюдалась физическая сорбция водорода образцом, обусловленная слабым ван-дер-ваальсовым взаимодействием молекул водорода с кремнийоксидными стенками пор образца. Суммарная емкость образца аэрогеля по отношению к водороду составила ~1,5 мас.%. Определено, что при убывании температуры образца от 95 до 60 К характеристические времена сорбции водорода кремнийоксидным аэрогелем возрастают, что характерно для термически активированной диффузии (Еа ≈ 408 К). В температурном интервале 15–45 К характеристические времена сорбции Н₂ слабо зависели от температуры, что предположительно обусловлено преобладанием туннельного механизма диффузии над термоактивационным. Ниже 15 К характеристические времена сорбции несколько возрастают при понижении температуры, что может быть объяснено образованием монослоя молекул Н₂ на поверхности зерен аэрогеля.

Методом термопрограмованої десорбції в температурному інтервалі 7–95 К досліджено сорбцію та подальшу десорбцію водню зразком кремнійоксидного аерогелю. У всьому температурному інтервалі досліджень спостерігалася фізична сорбція водню зразком, яка обумовлена слабкою ван-дер-ваальсовою взаємодією молекул водню з кремнійоксидними стінками пор зразка. Сумарна ємність зразка аерогелю відносно до водню склала ~ 1,5 мас.%. Визначено, що при зменшенні температури зразка від 95 до 60 К характеристичні часи сорбції водню кремнійоксидним аерогелем зростають, що характерно для термічно активованої дифузії (Еа ≈ 408 К). В температурному інтервалі 15–45 К характеристичні часи сорбції Н₂ слабко залежали від температури, що імовірно обумовлено переважанням тунельного механізму дифузії над термоактиваційним. Нижче 15 К характеристичні часи сорбції зростають зі зниженням температури, що може бути пояснено утворенням моношару молекул Н₂ на поверхні зерен аерогелю.

By the TPD desorption method in the temperature interval of 7–95 K the sorption and subsequent desorption of hydrogen by sample of silicate aerogel was investigated. In all temperature range of investigations only physical adsorption of hydrogen by the sample was observed. The sorption processes were caused by van der Waals interaction of the hydrogen molecules with silicate walls of sample’s pores. Total hydrogen capacity of the aerogel sample were ~1.5 wt.%. Was observed, that with decrease of the temperature of sample (from 95 to 60 K) the characteristic times of hydrogen sorption were increased, which is indicative for thermal activated diffusion (Еа ≈ 408 K). In the temperature range of 15–45 K the characteristic times of Н₂ sorption was weakly dependant on the temperature, which is, presumably for predominance of tunnel mechanism of diffusion over thermoactivation. Below 15 K the characteristic times of diffusion were slightly increased with lowering temperature, which could be explained by formation of Н₂ molecular monolayer on the aerogel’s granules surface.