Teorijsko i eksperimentalno istraživanje uticaja TiO2 na sorpciju vodonika u MgH2/Mg sistemu
Theoretical and experimental study of TiO2 influence on hydrogen sorption in MgH2/Mg system
Authors
Vujasin, RadojkaContributors
Pašti, Igor A.Novaković, Nikola
Stojković-Simatović, Ivana
Grbović-Novaković, Jasmina
Perić, Miljenko
Doctoral thesis
Metadata
Show full item recordAbstract
Magnezijum hidrid, materijal pogodan za skladištenje vodonika zbog velikegravimetrijske i zapreminske gustine, niske cene i netoksičnosti, još nije našao širokuindustrijsku primenu usled velike termodinamičke stabilnosti i visoke temperaturedesorpcije vodonika (447°C). Nepovoljna termodinamika i spora kinetika sorpcije semože poboljšati dodatkom aditiva što destabiliše kristalnu rešetku MgH2. U okviru ovedoktorske disertacije urađena su teorijska i eksperimentalna ispitivanja magnezijumhidrida dopiranog titan dioksidom. Cilj je razumevanje uticaja aditiva i međufaznegranice metal/hidrid, koja nastaje u procesu prodiranja vodonika u potpovršinskeslojeve, na mehanizam i reakciju desorpcije vodonika.Kompoziti MgH2-TiO2 sa 10 mas.% anataz i rutil TiO2, su sintetisanimehaničkim mlevenjem u toku 10 i 20h. Različite polimorfne forme su korišćene kakobi se ispitao njihov uticaj na desorpcione karakteristike MgH2. Dekompozicija hidrida jepraćena diferencijalnom termijskom analizom i odvija se u... tri stupnja.Srednjetemperaturski pikovi se pojavljuju zbog katalitičkog uticaja dopanta, a najnižatemperatura 380°C je dobijena za uzorak sa rutil TiO2 mlevenim 10h, dok je zakompozit sa anataznom fazom koji je mleven 20h temperatura daleko viša, 412°C.Proces desorpcije se najbolje opisuje Avrami-Erofejevim kinetičkim modelom za n=4,što isključuje difuziju, a upućuje na procese nukleacije i promene dimenzionalnostikristala kao odlučujuće procese za desorpciju. Zaključeno je da kristalna strukturadopanta igra presudnu ulogu u ubrzanju reakcije desorpcije.Interakcija vodonika sa (110) površinom rutil TiO2, ispitivana teorijomfunkcionala gustine, pokazuje da atomski slojevi paralelni površini koji sadrže atome Tii O deluju kao barijere za prolazak vodonika ka dubini materijala. Između ovih slojevasu oblasti osiromašene naelektrisanjem u kojima atom H lako prelazi sa jednog na drugiatom O. Potvrđeno je i da se uticaj površine može ograničiti na nekoliko atomskihslojeva koji su joj najbliži.Simulacije ponašanja sistema međufazne granice MgH2/Mg dopirane Ti i TiO2su pokazale da je formiranje defekata energijski povoljniji proces, s tim što je sistemdopiran sa TiO2 stabilniji. Praćenje mobilnosti vodonika u blizini međufazne granicehidrid/metal na različitim temperaturama pokazuje da difuzija vodonika u sistemudopiranom Ti počinje na 127°C, a u sistemu sa TiO2 nema primetne difuzije čak i navišim temperaturama. Kiseonik u blizini Ti kao izrazitiji akceptor elektrona posrednoutiče na skraćenje Ti-H veze, i samim tim smanjuje mobilnost vodonika u blizinidopanta...
Keywords:
skladištenje vodonika / hydrogen storage / magnezijum hidrid / titan dioksid / DFT / kompoziti / tanki filmovi / magnesium hydride / titanium dioxide / DFT / composites / thin filmsSource:
Универзитет у Београду, 2017Publisher:
- Универзитет у Београду, Факултет за физичку хемију
URI
http://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=5158https://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:16014/bdef:Content/download
http://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=49205775
http://nardus.mpn.gov.rs/123456789/8456
https://vinar.vin.bg.ac.rs/handle/123456789/7322
Collections
Institution/Community
VinčaTY - THES AU - Vujasin, Radojka PY - 2017 UR - http://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=5158 UR - https://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:16014/bdef:Content/download UR - http://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=49205775 UR - http://nardus.mpn.gov.rs/123456789/8456 UR - https://vinar.vin.bg.ac.rs/handle/123456789/7322 AB - Magnezijum hidrid, materijal pogodan za skladištenje vodonika zbog velikegravimetrijske i zapreminske gustine, niske cene i netoksičnosti, još nije našao širokuindustrijsku primenu usled velike termodinamičke stabilnosti i visoke temperaturedesorpcije vodonika (447°C). Nepovoljna termodinamika i spora kinetika sorpcije semože poboljšati dodatkom aditiva što destabiliše kristalnu rešetku MgH2. U okviru ovedoktorske disertacije urađena su teorijska i eksperimentalna ispitivanja magnezijumhidrida dopiranog titan dioksidom. Cilj je razumevanje uticaja aditiva i međufaznegranice metal/hidrid, koja nastaje u procesu prodiranja vodonika u potpovršinskeslojeve, na mehanizam i reakciju desorpcije vodonika.Kompoziti MgH2-TiO2 sa 10 mas.% anataz i rutil TiO2, su sintetisanimehaničkim mlevenjem u toku 10 i 20h. Različite polimorfne forme su korišćene kakobi se ispitao njihov uticaj na desorpcione karakteristike MgH2. Dekompozicija hidrida jepraćena diferencijalnom termijskom analizom i odvija se u tri stupnja.Srednjetemperaturski pikovi se pojavljuju zbog katalitičkog uticaja dopanta, a najnižatemperatura 380°C je dobijena za uzorak sa rutil TiO2 mlevenim 10h, dok je zakompozit sa anataznom fazom koji je mleven 20h temperatura daleko viša, 412°C.Proces desorpcije se najbolje opisuje Avrami-Erofejevim kinetičkim modelom za n=4,što isključuje difuziju, a upućuje na procese nukleacije i promene dimenzionalnostikristala kao odlučujuće procese za desorpciju. Zaključeno je da kristalna strukturadopanta igra presudnu ulogu u ubrzanju reakcije desorpcije.Interakcija vodonika sa (110) površinom rutil TiO2, ispitivana teorijomfunkcionala gustine, pokazuje da atomski slojevi paralelni površini koji sadrže atome Tii O deluju kao barijere za prolazak vodonika ka dubini materijala. Između ovih slojevasu oblasti osiromašene naelektrisanjem u kojima atom H lako prelazi sa jednog na drugiatom O. Potvrđeno je i da se uticaj površine može ograničiti na nekoliko atomskihslojeva koji su joj najbliži.Simulacije ponašanja sistema međufazne granice MgH2/Mg dopirane Ti i TiO2su pokazale da je formiranje defekata energijski povoljniji proces, s tim što je sistemdopiran sa TiO2 stabilniji. Praćenje mobilnosti vodonika u blizini međufazne granicehidrid/metal na različitim temperaturama pokazuje da difuzija vodonika u sistemudopiranom Ti počinje na 127°C, a u sistemu sa TiO2 nema primetne difuzije čak i navišim temperaturama. Kiseonik u blizini Ti kao izrazitiji akceptor elektrona posrednoutiče na skraćenje Ti-H veze, i samim tim smanjuje mobilnost vodonika u blizinidopanta... PB - Универзитет у Београду, Факултет за физичку хемију T2 - Универзитет у Београду T1 - Teorijsko i eksperimentalno istraživanje uticaja TiO2 na sorpciju vodonika u MgH2/Mg sistemu UR - https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_8456 ER -
@phdthesis{ author = "Vujasin, Radojka", year = "2017", abstract = "Magnezijum hidrid, materijal pogodan za skladištenje vodonika zbog velikegravimetrijske i zapreminske gustine, niske cene i netoksičnosti, još nije našao širokuindustrijsku primenu usled velike termodinamičke stabilnosti i visoke temperaturedesorpcije vodonika (447°C). Nepovoljna termodinamika i spora kinetika sorpcije semože poboljšati dodatkom aditiva što destabiliše kristalnu rešetku MgH2. U okviru ovedoktorske disertacije urađena su teorijska i eksperimentalna ispitivanja magnezijumhidrida dopiranog titan dioksidom. Cilj je razumevanje uticaja aditiva i međufaznegranice metal/hidrid, koja nastaje u procesu prodiranja vodonika u potpovršinskeslojeve, na mehanizam i reakciju desorpcije vodonika.Kompoziti MgH2-TiO2 sa 10 mas.% anataz i rutil TiO2, su sintetisanimehaničkim mlevenjem u toku 10 i 20h. Različite polimorfne forme su korišćene kakobi se ispitao njihov uticaj na desorpcione karakteristike MgH2. Dekompozicija hidrida jepraćena diferencijalnom termijskom analizom i odvija se u tri stupnja.Srednjetemperaturski pikovi se pojavljuju zbog katalitičkog uticaja dopanta, a najnižatemperatura 380°C je dobijena za uzorak sa rutil TiO2 mlevenim 10h, dok je zakompozit sa anataznom fazom koji je mleven 20h temperatura daleko viša, 412°C.Proces desorpcije se najbolje opisuje Avrami-Erofejevim kinetičkim modelom za n=4,što isključuje difuziju, a upućuje na procese nukleacije i promene dimenzionalnostikristala kao odlučujuće procese za desorpciju. Zaključeno je da kristalna strukturadopanta igra presudnu ulogu u ubrzanju reakcije desorpcije.Interakcija vodonika sa (110) površinom rutil TiO2, ispitivana teorijomfunkcionala gustine, pokazuje da atomski slojevi paralelni površini koji sadrže atome Tii O deluju kao barijere za prolazak vodonika ka dubini materijala. Između ovih slojevasu oblasti osiromašene naelektrisanjem u kojima atom H lako prelazi sa jednog na drugiatom O. Potvrđeno je i da se uticaj površine može ograničiti na nekoliko atomskihslojeva koji su joj najbliži.Simulacije ponašanja sistema međufazne granice MgH2/Mg dopirane Ti i TiO2su pokazale da je formiranje defekata energijski povoljniji proces, s tim što je sistemdopiran sa TiO2 stabilniji. Praćenje mobilnosti vodonika u blizini međufazne granicehidrid/metal na različitim temperaturama pokazuje da difuzija vodonika u sistemudopiranom Ti počinje na 127°C, a u sistemu sa TiO2 nema primetne difuzije čak i navišim temperaturama. Kiseonik u blizini Ti kao izrazitiji akceptor elektrona posrednoutiče na skraćenje Ti-H veze, i samim tim smanjuje mobilnost vodonika u blizinidopanta...", publisher = "Универзитет у Београду, Факултет за физичку хемију", journal = "Универзитет у Београду", title = "Teorijsko i eksperimentalno istraživanje uticaja TiO2 na sorpciju vodonika u MgH2/Mg sistemu", url = "https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_8456" }
Vujasin, R.. (2017). Teorijsko i eksperimentalno istraživanje uticaja TiO2 na sorpciju vodonika u MgH2/Mg sistemu. in Универзитет у Београду Универзитет у Београду, Факултет за физичку хемију.. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_8456
Vujasin R. Teorijsko i eksperimentalno istraživanje uticaja TiO2 na sorpciju vodonika u MgH2/Mg sistemu. in Универзитет у Београду. 2017;. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_8456 .
Vujasin, Radojka, "Teorijsko i eksperimentalno istraživanje uticaja TiO2 na sorpciju vodonika u MgH2/Mg sistemu" in Универзитет у Београду (2017), https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_8456 .