鋯鋁吸氣劑的吸氫動力學(xué)特性研究.pdf

1、該論文開展了吸氣劑材料吸氫動力學(xué)理論和實驗研究.以非蒸散型吸氣劑材料為研究對象,提出了一種吸氫動力學(xué)的基本模型,即氫的吸入過程由表面吸附、表層滲透和體內(nèi)擴(kuò)散三步組成,通常情況下必須對它們的動力學(xué)方程同時求解.氫通過化學(xué)解離吸附進(jìn)入體內(nèi)(亞表面層)的吸入過程中,表面勢壘對氫從表面滲透至體內(nèi)的障礙作用不可忽略.在低的體氫濃度條件下,采用晶格-氣體模型描述體擴(kuò)散過程,并討論了影響吸氣速率的因素.ZrAl(16﹪)和Zr膜吸氫實驗結(jié)果和理論結(jié)果

2、一致.建立了配備有四極質(zhì)譜儀的超高真空實驗裝置,探索了動力學(xué)和靜力學(xué)吸氫實驗方法.采用重離子彈性前向反沖方法探測氫在吸氣劑材料中的深度分布和含量.開展了ZrAl吸氣劑對氫氣和二氧化碳、氫氣和氮氣進(jìn)行混合式吸氣的實驗,兩種氣體的存在都引起吸氫性能的顯著下降.表面改性研究中,采用離子束濺射的方法,在原ZrAl吸氣劑表面沉積了一薄鎳層,沉積前用離子束預(yù)濺射清洗表面,研究了預(yù)濺射時間的最佳選擇,從而降低原表面鈍化.盧瑟福背散射和二次離子質(zhì)譜分析

3、表明鍍鎳樣品經(jīng)過真空熱處理激活以后,鎳在表面區(qū)域形成了合金,吸氫速率增大,抗氮氣和二氧化碳等污染氣體的能力提高.我們認(rèn)為性能的改善主要來自于表面合金層中鎳的貢獻(xiàn).此外還對樣品進(jìn)行了X射線衍射和質(zhì)子激發(fā)X熒光表面分析.運(yùn)用磁控直流濺射設(shè)備,通過在摻氦的混合氣體環(huán)境中等離子體放電濺射沉積薄膜方法,實現(xiàn)了ZrAl膜的無損傷、大劑量的氦引入,從動力學(xué)和靜力學(xué)兩個角度研究了氦的存在對ZrAl材料吸氫性能的影響.不同溫度的激活后的吸氫實驗表明:Zr