ნიკელ-ლითონის ჰიდრიდის ბატარეები, რომლებსაც აქვთ ძლიერი ელექტროდები და დაბალი წინააღმდეგობის ელექტროდის კავშირები. ნიკელ-ლითონის ჰიდრიდის ბატარეები, რომლებსაც აქვთ მძლავრი ელექტროდები და დაბალი რეზისტენტობის ელექტროდული კავშირები მეტალ-წყლის სისტემების გამოყენების მაგალითები

შავი კრისტალები Მოლური მასა 60,71 გ/მოლ მონაცემები ეფუძნება სტანდარტულ პირობებს (25 °C, 100 kPa), თუ სხვა რამ არ არის აღნიშნული.

ნიკელის ჰიდრიდი- ნიკელის ლითონისა და წყალბადის ორობითი არაორგანული ნაერთი ფორმულით NiH 2, შავი კრისტალები, რეაგირებს წყალთან.

ქვითარი

• წყალბადის მოქმედება დიფენილნიკელზე:

$\backslash mathsf(Ni(C\_6H\_5)\_2\; +\; 2H\_2\; \backslash \; \backslash xrightarrow()\backslash \; NiH\_2\; +\; 2C\_6H\_6)$

ფიზიკური თვისებები

ნიკელის ჰიდრიდი აყალიბებს შავ კრისტალებს, რომლებიც სტაბილურია ეთერის ხსნარში.

ქიმიური თვისებები

• იშლება მცირე გაცხელებისას:

$\backslash mathsf(NiH\_2\; \backslash \backslash xrightarrow(0^oC)\backslash \; Ni\; +\; H\_2)$

• რეაგირებს წყალთან:

$\backslash mathsf(NiH\_2\; +\; 2H\_2O\; \backslash \; \backslash xrightarrow()\backslash \; Ni(OH)\_2\; +\; 2H\_2)$

განაცხადი

• ჰიდროგენიზაციის რეაქციების კატალიზატორი.

დაწერეთ მიმოხილვა სტატიაზე "ნიკელის ჰიდრიდი"

ლიტერატურა

• ქიმიური ენციკლოპედია / რედ.: Knunyants I.L. და სხვები - M .: საბჭოთა ენციკლოპედია, 1992. - T. 3. - 639 გვ. - ISBN 5-82270-039-8.
• რიპან რ., ჩეტიანუ ი.არაორგანული ქიმია. ლითონების ქიმია. - M .: Mir, 1972. - T. 2. - 871გვ.

ეს სტატია არაორგანული ნივთიერებების შესახებ არის ნამუშევარი. თქვენ შეგიძლიათ დაეხმაროთ პროექტს მის დამატებით.

ნიკელის ჰიდრიდის დამახასიათებელი ნაწყვეტი

სახლის მხარეს...
ჟერკოვი თავის ცხენს შეეხო თავისი სპურებით, რომელიც სამჯერ, აღელვებულმა, დაარტყა, არ იცოდა საიდან დაეწყო, გაართვა თავი და გალოპია, გაუსწრო კომპანიას და დაეწია ეტლს, ასევე სიმღერის დროს.

მიმოხილვიდან დაბრუნებული კუტუზოვი, ავსტრიელი გენერლის თანხლებით, წავიდა თავის კაბინეტში და დაურეკა ადიუტანტს, უბრძანა, მიეცეს რამდენიმე დოკუმენტი, რომელიც ეხებოდა შემომავალი ჯარების მდგომარეობას და წერილები, რომლებიც მიღებული იყო ერცჰერცოგ ფერდინანდისგან, რომელიც მეთაურობდა არმიას. . პრინცი ანდრეი ბოლკონსკი საჭირო საბუთებით შევიდა მთავარსარდლის კაბინეტში. მაგიდაზე დადებული გეგმის წინ კუტუზოვი და ჰოფკრიგსრატის ავსტრიელი წევრი ისხდნენ.
”აჰ…” - თქვა კუტუზოვმა, გადახედა ბოლკონსკის, თითქოს ამ სიტყვით ადიუტანტს ელოდა და განაგრძო საუბარი ფრანგულად.
”მე მხოლოდ ერთს ვამბობ, გენერალო”, - თქვა კუტუზოვმა გამოხატვის სასიამოვნო ელეგანტურობითა და ინტონაციით, აიძულებდა ადამიანს მოუსმინოს ყოველი თავისუფლად წარმოთქმული სიტყვა. აშკარა იყო, რომ კუტუზოვი სიამოვნებით უსმენდა საკუთარ თავს. - მხოლოდ ერთს ვიტყვი, გენერალო, თუ საქმე ჩემს პირად სურვილზე იქნებოდა დამოკიდებული, მაშინ მისი უდიდებულესობის იმპერატორ ფრანცის ნება დიდი ხანია შესრულდებოდა. ერცჰერცოგს დიდი ხნის წინ შევუერთდებოდი. და გჯეროდეთ ჩემი პატივისცემა, რომ პირადად ჩემთვის არმიის უფრო მაღალი სარდლობის გადაცემა მცოდნე და ოსტატურ გენერალზე, როგორიც არის ავსტრია ასე უხვად და ამ მძიმე პასუხისმგებლობის დაკისრება პირადად ჩემთვის იქნება სიხარული. . მაგრამ გარემოებები ჩვენზე ძლიერია, გენერალო.
და კუტუზოვმა ისეთი გამომეტყველებით გაიღიმა, თითქოს ამბობდა: „სრული უფლება გაქვს არ დამიჯერო და მე კი არ მაინტერესებს, გჯერა თუ არა, მაგრამ არ გაქვს ამის სათქმელი. და ეს არის მთელი აზრი."
ავსტრიელი გენერალი უკმაყოფილო ჩანდა, მაგრამ კუტუზოვს იმავე ტონით ვერ უპასუხა.
- პირიქით, - თქვა მან ბრაზიანი და გაბრაზებული ტონით, ასე საპირისპიროდ წარმოთქმული სიტყვების მაამებელი მნიშვნელობისა, - პირიქით, თქვენი აღმატებულების მონაწილეობა საერთო საქმეში ძალიან აფასებს მის უდიდებულესობას; მაგრამ ჩვენ გვჯერა, რომ რეალური შენელება ართმევს დიდებულ რუს ჯარებს და მათ მეთაურებს იმ დაფნისგან, რომელსაც ისინი შეჩვეულნი არიან ბრძოლაში, ”- დაასრულა მან აშკარად მომზადებული ფრაზა.
კუტუზოვმა ღიმილის შეუცვლილად დაიხარა.
- და მე ასე დარწმუნებული ვარ და, ბოლო წერილიდან გამომდინარე, რომ მისმა აღმატებულებამ ერცჰერცოგმა ფერდინანდმა პატივი მომცა, ვვარაუდობ, რომ ავსტრიის ჯარებმა ისეთი გამოცდილი თანაშემწის მეთაურობით, როგორიც გენერალი მაკი იყო, ახლა უკვე გადამწყვეტი გამარჯვება მოიპოვეს და აღარც. გვჭირდება ჩვენი დახმარება, - განაცხადა კუტუზოვმა.
გენერალმა შუბლი შეჭმუხნა. მიუხედავად იმისა, რომ ავსტრიელების დამარცხების შესახებ დადებითი სიახლე არ ყოფილა, ზოგადი არახელსაყრელი ჭორების დამადასტურებელი ძალიან ბევრი გარემოება იყო; და ამიტომ კუტუზოვის ვარაუდი ავსტრიელების გამარჯვების შესახებ ძალიან ჰგავდა დაცინვას. მაგრამ კუტუზოვმა თვინიერად გაიღიმა, ისევ იგივე გამომეტყველებით, რომელიც ამბობდა, რომ მას ამის უფლება ჰქონდა. მართლაც, ბოლო წერილი, რომელიც მან მიიღო მაკის არმიისგან, აცნობა მას გამარჯვება და არმიის ყველაზე ხელსაყრელი სტრატეგიული პოზიცია.
”მომეცი ეს წერილი აქ”, - თქვა კუტუზოვმა და მიუბრუნდა პრინც ანდრეის. -აი, თუ გინდა ნახე. - და კუტუზოვმა, დამცინავი ღიმილით ტუჩების ბოლოებზე, წაიკითხა შემდეგი ნაწყვეტი ერცჰერცოგ ფერდინანდის წერილიდან გერმანულ-ავსტრიელი გენერლისგან: „Wir haben vollkommen zusammengehaltene Krafte, nahe an 70,000 Mann, um den Feind, wenn er. den Lech passirte, angreifen und schlagen zu konnen. Wir konnen, da wir Meister von Ulm sind, den Vortheil, auch von beiden Uferien der Donau Meister zu bleiben, nicht verlieren; mithin auch jeden Augenblick, wenn der Feind den Lech nicht passirte, die Donau ubersetzen, uns auf seine Communikations Linie werfen, die Donau unterhalb repassiren und dem Feinde, wenn er sich gegen unsere treue აბსოლიტურად მიიტანოს. Wir werden auf solche Weise den Zeitpunkt, wo die Kaiserlich Ruseische Armee ausgerustet sein wird, muthig entgegenharren, und sodann leicht gemeinschaftlich die Moglichkeit finden, dem Feinde das Schicksal verd, sobereit. [ჩვენ გვყავს სრულად კონცენტრირებული ძალა, დაახლოებით 70 000 ადამიანი, რათა შევძლოთ შეტევა და დავამარცხოთ მტერი, თუ ის გადალახავს ლეხს. ვინაიდან ჩვენ უკვე ვფლობთ ულმს, შეგვიძლია შევინარჩუნოთ უპირატესობა დუნაის ორივე ნაპირზე მეთაურობით, ამიტომ, ყოველ წუთს, თუ მტერი არ გადაკვეთს ლეხს, გადაკვეთს დუნას, მიეჩქარება მის საკომუნიკაციო ხაზზე, გადაკვეთს დუნაის ქვემოდან და მტერი. , თუ ის გადაწყვეტს მთელი ძალის გადატანას ჩვენს ერთგულ მოკავშირეებზე, რათა არ შესრულდეს მისი განზრახვა. ამრიგად, ჩვენ მხიარულად დაველოდებით იმ დროს, როდესაც იმპერიული რუსული არმია სრულიად მზად იქნება და შემდეგ ერთად ადვილად ვიპოვით შესაძლებლობას მოვამზადოთ მტერი იმ ბედისთვის, რომელიც მას იმსახურებს.
კუტუზოვმა მძიმედ ამოისუნთქა, ეს პერიოდი დაასრულა და ფრთხილად და სიყვარულით შეხედა ჰოფკრიგსრატის წევრს.
”მაგრამ თქვენ იცით, თქვენო აღმატებულებავ, ყველაზე უარესის დაშვების გონივრული წესი”, - თქვა ავსტრიელმა გენერალმა, როგორც ჩანს, ხუმრობების დასრულება და საქმეზე აყვანა სურდა.

ნიკელის ჰიდრიდი

NiH (გ). აირისებრი ნიკელის ჰიდრიდის თერმოდინამიკური თვისებები სტანდარტულ მდგომარეობაში 100 - 6000 K ტემპერატურაზე მოცემულია ცხრილში. NIH.

შესწავლილი იყო NiH და NiD მოლეკულების IR სპექტრი დაბალი ტემპერატურის მატრიცაში [78WRI/BAT, 97LI/VAN]. მოლეკულების ფუნდამენტური სიხშირეები Ne, Ar, Kr მატრიცებში, ასევე გადასვლები X 2 2 ∆ 3/2 - X 1 2 Δ 5/2 (928 და 916 სმ -1, შესაბამისად Ar და Kr) და 2 Π 3/2 - X 1 2 Δ 5/2 (2560 სმ -1 Ar-ში). შესწავლილია NiH და NiD მოლეკულების ვიბრაციულ-ბრუნვის [88NEL/BAC, 89LIP/SIM] და ბრუნვის [88BEA/EVE, 90STE/NAC] სპექტრები. მიღებული იქნა NiH - და NiD - [87STE/FEI] ფოტოელექტრონული სპექტრი. სპექტრი განიმარტება, როგორც ანიონის ძირითადი მდგომარეობიდან მიწაზე გადასვლა და ნეიტრალური მოლეკულის რამდენიმე აღგზნებული მდგომარეობა: X 2 Δ, B 2 Π, A 2 Σ და მდგომარეობები 7400 და 11600 სმ -1 ენერგიებით, რომლებიც განიხილება, როგორც 4 D და გადაფარვითი 4 P და 4 S ნაწინასწარმეტყველები [82BLO/SIE]-ში.

არსებობს მთელი რიგი აბინიციო გამოთვლები [82BLO/SIE, 86CHO/WAL, 86ROH/HAY, 90HAB, 90MAR], რომლებიც აღწერს NiH-ის ელექტრონულ სტრუქტურას. გამოთვლებმა [90HAB, 82BLO/SIE, 86CHO/WAL], ისევე როგორც დიპოლური მომენტის შესწავლამ [85GRA/RIC] აჩვენა, რომ ბმა NiH მოლეკულის ფუძე X 2 Δ მდგომარეობაში ძირითადად წარმოიქმნება ასიმპტოტიდან 3d 9. 4-ები ხასიათის მცირე შერევით 3 დ 8 4ს 2. გამოთვლების უმეტესი ნაწილი ეძღვნება სამი მდგომარეობის შესწავლას X 2 Δ, A 2 Σ, B 2 Π, ფორმირება უახლესი ინტერპრეტაციის მიხედვით (Ni + 3 დ 9 2 დ)-ზემრავალჯერადი [82BLO/SIE, 86ROH/HAY, 90MAR, 91GRA/LI2] და კარგად შეესაბამება ექსპერიმენტულ მონაცემებს. [82BLO/SIE]-ის გაანგარიშებამ ექსპერიმენტული კვლევის შესაბამისად [91KAD/SCU] აჩვენა, რომ ენერგიის დიაპაზონში 5000-დან ~ 32000 სმ-1-მდე არის სუპერკონფიგურაციის მდგომარეობები. დ 8 σ 2 σ * (σ და σ * - შემაკავშირებელი და შესუსტებული მოლეკულური ორბიტალები, რომლებიც წარმოიქმნება 1-ით სატომი H და 4 სნი ატომი). ენერგიის დიაპაზონში 32000 სმ -1-დან 40000 სმ-1-მდე, გაანგარიშება [82BLO/SIE ] იძლევა სუპერკონფიგურაციის კუთვნილ მდგომარეობებს (ჯამური სტატისტიკური წონით p=20). დ 9 σσ * . ექსპერიმენტულად დაკვირვებული მდგომარეობები ჩართული იყო თერმოდინამიკური ფუნქციების გამოთვლაში X 2 Δ, მაგრამ 2 Σ, ბ 2 ა. 5000 სმ-1-ზე მეტი მდგომარეობების ენერგიები აღებულია საანგარიშო მონაცემებიდან [82BLO/SIE], იმის გათვალისწინებით, რომ გაანგარიშება იძლევა 2000-3000 სმ-1-ით დაუფასებელ ენერგიებს, და ყველა აღგზნებული მდგომარეობის სტატისტიკური წონა დაჯგუფებულია ფიქსირებულზე. ენერგიები. დისოციაციის ენერგიის ზემოთ ენერგეტიკულ დონეზე, [82BLO/SIE] მონაცემებით შეფასებული სტატისტიკური წონა განახევრდა იმ ვარაუდით, რომ მდგომარეობების მხოლოდ ნახევარი იყო სტაბილური. სავარაუდო მდგომარეობების ენერგიებში ცდომილება მიჩნეულია 10%-ად.

ვიბრაციის მუდმივები გრუნტის X 2 Δ მდგომარეობაში გამოითვლება ΔG 1/2 და ΔG 3/2 მნიშვნელობებიდან, რომლებიც ნაპოვნია [90KAD/SCU]-ში, ზოლების ბრუნვის სტრუქტურის ანალიზის საფუძველზე, რომელიც დაკავშირებულია გადასვლასთან. X 2 Δ 5/2 (v = 0, 1 და 2).

ბრუნვის მუდმივები ძირითად მდგომარეობაში გამოითვლება მნიშვნელობებიდან ბ 0 და დ 0 [87KAD/LOE], განისაზღვრება Hill და Van Vleck ფორმულით ორმაგი მდგომარეობებისთვის, მდგომარეობის პირობების დამუშავებისას X 2 Δ (v = 0, ჯ < 12.5), и постоянной α, полученной в работе [ 88NEL/BAC ] в результате анализа колебательно-вращательного спектра. Принятые значения хорошо согласуются с приведенными в [ 84ХЬЮ/ГЕР ]. Небольшое различие с результатами последних работ [ 88NEL/BAC, 91GRA/LI2 ] связано с различными методами обработки данных.

მოლეკულური მუდმივები A 2 S და B 2 P მდგომარეობებში აღებულია [91GRA/LI2]-ის მონაცემებიდან, სადაც ისინი მიღებული იქნა ყველა ექსპერიმენტული მონაცემების ერთობლივი დამუშავების შედეგად, ფორმირების მდგომარეობების ვიბრაციულ-ბრუნვის დონეებზე. (Ni + 3d 9 2 D)-სუპერმულტიპლეტი [88NEL/BAC, 90KAD/SCU, 91KAD/SCU, 90HIL/FIE].

NiH(g)-ის თერმოდინამიკური ფუნქციები გამოითვალა (1.3) - (1.6) , (1.9) , (1.10) , (1.93) - (1.95) განტოლებების გამოყენებით. Q-ის და მისი წარმოებულების მნიშვნელობები გამოითვალა (1.90) - (1.92) განტოლებების მიხედვით, თერთმეტი აღგზნებული მდგომარეობის გათვალისწინებით (X 2 Δ და В 2 P მდგომარეობების Ω-კომპონენტები განიხილებოდა შემთხვევის ცალკეულ მდგომარეობად. თანგუნდა) იმ ვარაუდით, რომ ქ no.vr ( მე) = (პი/p X) Q no.vr ( X) . მდგომარეობის ვიბრაციულ-ბრუნვითი გაყოფის ფუნქცია X 2 D 5/2 და მისი წარმოებულები გამოითვალეს (1.70) - (1.75) განტოლებებით ენერგიის დონეებზე პირდაპირი შეჯამებით. გამოთვლებში გათვალისწინებული იყო ენერგიის ყველა დონე მნიშვნელობებით ჯ < ჯ max,v, სად ჯ max ,v ნაპოვნი იქნა პირობებიდან (1.81). მდგომარეობის ვიბრაციულ-ბრუნვის დონეები X 2 D 5/2 გამოითვალა განტოლებებით (1.65), (1.41), კოეფიციენტებით ი kl ამ განტოლებებში გამოითვალა მიმართებით (1.66) იზოტოპური მოდიფიკაციისთვის, რომელიც შეესაბამება ნიკელის იზოტოპების ბუნებრივ ნარევს მოლეკულური მუდმივებიდან 58 Ni 1 H ცხრილში Ni.7. კოეფიციენტების მნიშვნელობები ი kl , ისევე როგორც რაოდენობები ვმაქს და ჯ lim მოცემულია ცხრილში Ni.8.

ძირითადი შეცდომები NiH(g)-ის გამოთვლილ თერმოდინამიკურ ფუნქციებში 1000-6000 K ტემპერატურაზე განპირობებულია ფუნდამენტურ მუდმივებში შეცდომით. 3000 K-ზე მაღალ ტემპერატურაზე, შეცდომები შესამჩნევი ხდება აღგზნებული ელექტრონული მდგომარეობების ენერგიებში გაურკვევლობის გამო. შეცდომები Φº მნიშვნელობებში თ) ზე თ= 298.15, 1000, 3000 და 6000 K შეფასებულია 0.02, 0.06, 0.2 და 0.6 J× K -1 × mol -1 შესაბამისად.

NiH(g)-ის თერმოდინამიკური ფუნქციები ადრე იყო გამოთვლილი 5000-მდე აღგზნებული მდგომარეობის გათვალისწინების გარეშე. K [74SCH], 2000 წლამდე [76MAH/PAN]-მდე და 1000-მდე K[ 81XAR/KRA ]) ხისტი მბრუნავი-ჰარმონიული ოსცილატორის მიახლოებით. ამასთან დაკავშირებით, გამოთვლილი ფუნქციების შედარება არ ხორციელდება.

რეაქციის წონასწორობის მუდმივი NiH(g) = Ni(g) + H(g) გამოითვლება მნიშვნელობიდან:

დ° 0 (NiH) = 254 ± 8 კჯ × მოლი -1 = 21300 ± 700 სმ.

მნიშვნელობა იქნა მიღებული კანტისა და მთვარის მასის სპექტრომეტრიული გაზომვების შედეგების საფუძველზე (Ni(g) + 0.5H 2 (g) = NiH(g), 1602-1852K, 21 გაზომვები, D r H° (0) = -38,1 ± 8 kJ× mol -1 (თერმოდინამიკის III კანონი) [79KAN/MOO]). შეცდომა დაკავშირებულია იონიზაციის ჯვარედინი მონაკვეთების უზუსტობასთან და NiH-ის თერმოდინამიკური ფუნქციების უზუსტობასთან (დაახლოებით 5-6 კჯ × მოლი -1 თითოეულის გამო). II კანონის გამოყენებით დამუშავებას მივყავართ ღირებულებამდე დ° 0 (NiH) = 254 ± 20 კჯ × მოლი -1.

ხელმისაწვდომი სპექტრული მონაცემები არ გვაძლევს საშუალებას საიმედოდ შევაფასოთ დისოციაციის ენერგია ვიბრაციული დონეების ექსტრაპოლაციით: NiH-სთვის დაფიქსირდა ძირითადი მდგომარეობის მხოლოდ 3 დონე. X 2 D 5/2 მდგომარეობს, NiD-სთვის - 2 დონე (დონეების რაოდენობის უხეში შეფასება: N = w e / w e x e / 2 = 2003 / 2 / 37 = 27). ხაზოვანი ექსტრაპოლაცია იწვევს მნიშვნელობას დ° 0 = 26100 სმ. NiH სპექტრში გაფართოება იწყება J ~ 12.5 და J ~ 11.5 ზოლებში 0-0 2 D 5/2 - X 2 D 5/2 და 2 D 3/2 - X 2 D 3/2, შესაბამისად ქვეზოლებში. 1-0 J ~ 9.5). ავტორები თვლიან, რომ ეს გამოწვეულია ბრუნვით წინასწარგანწყობის გამო. მათი აზრით, შესაბამისი ლიმიტის ენერგია ე< 26000 см -1 . Состояние С 2 D является третьим состоянием такой симметрии и может коррелировать только с третьим пределом диссоциации Ni(1 D) + H(2 S), что дает верхнюю границу для энергии диссоциации, равную ~ 26000-3400 = 22600 см -1 . С другой стороны начальные линии нормальные, что позволяет предположить, что уровень v = 0 NiH лежит ниже предела диссоциации и принять თ 0 (2 D 5/2 - X 2 D 5/2) = 20360 სმ -1 შესაბამისი ლიმიტის ქვედა ზღვარს მიღმა. აქედან ვიღებთ 20360-ს< დ° 0 < 22600 см ‑1 . Теоретические вычисления приводят к величинам энергии диссоциации, заключенным в интервале 220 - 265 кДж× моль ‑1 [ 82BLO/SIE, 86CHO/WAL, 90HAB ].

მიღებული დისოციაციის ენერგია შეესაბამება მნიშვნელობებს:

დ ვ ჰ° (NiH, გ, 0) = 383,996 ± 8,2 კჯ× მოლი -1.

დ ვ ჰ° (NiH, გ, 298.15) = 383.736 ± 8.2 კჯ× მოლი -1.

ნიკელის ჰიდრიდიაღწერს შენადნობას, რომელიც მიიღება ნიკელისა და წყალბადის კომბინაციით. ნიკელის ჰიდრიდში წყალბადის შემცველობა წონით 0,002%-მდეა.

წყალბადი მოქმედებს როგორც გამკვრივება, რომელიც ხელს უშლის ნიკელის ატომის კრისტალურ გისოსებს დისლოკაციების ცურვას ერთმანეთის წინ. წყალბადის შენადნობის წარმოების რაოდენობისა და ნიკელის ჰიდრიდში მისი არსებობის ფორმის შეცვლა (აჩქარებული ფაზა) აკონტროლებს ისეთ თვისებებს, როგორიცაა სიხისტე, ელასტიურობა და მიღებული ნიკელის ჰიდრიდის დაჭიმულობა. მაღალი წყალბადის ნიკელის ჰიდრიდი შეიძლება გახდეს უფრო მყარი და ძლიერი ვიდრე ნიკელი, მაგრამ ასეთი ნიკელის ჰიდრიდი ასევე ნაკლებად ელასტიურია ვიდრე ნიკელი. დრეკადობის დაკარგვა გამოწვეულია ბზარებით, რომლებიც მხარს უჭერენ მკვეთრ წერტილებს წყალბადის მიერ ელასტიური დეფორმაციის ჩახშობის გამო და ჰიდრიდის დაშლის გამო დაძაბულობის ქვეშ წარმოქმნილი სიცარიელეების გამო. წყალბადის სიმყიფე შეიძლება იყოს პრობლემა ნიკელში, ტურბინებში მაღალ ტემპერატურაზე გამოსაყენებლად.

კონცენტრაციების ვიწრო დიაპაზონში, რომლებიც ქმნიან ნიკელის ჰიდრიდს, წყალბადისა და ნიკელის ნარევებს შეუძლიათ შექმნან მხოლოდ რამდენიმე განსხვავებული სტრუქტურა, ძალიან განსხვავებული თვისებებით. ასეთი თვისებების გაგება მნიშვნელოვანია მაღალი ხარისხის ნიკელის ჰიდრიდის შესაქმნელად. ოთახის ტემპერატურაზე, ნიკელის ყველაზე სტაბილური ფორმა არის სახეზე ორიენტირებული კუბური (FCC) α-ნიკელის სტრუქტურა. ეს არის საკმაოდ რბილი მეტალის მასალა, რომელსაც შეუძლია წყალბადის მხოლოდ ძალიან მცირე კონცენტრაციის დაშლა, არაუმეტეს 0,002 wt.% w, და მხოლოდ 0,00005 wt.%. მყარი ხსნარის ფაზას გახსნილი წყალბადით, რომელიც ინარჩუნებს იგივე კრისტალურ სტრუქტურას, როგორც ორიგინალური ნიკელი, ეწოდება α-ფაზა. 25°C-ზე საჭიროა 6 კბარ წყალბადის წნევა b=ნიკელად დასაშლელად, მაგრამ წყალბადი დაბრუნდება ხსნარიდან, თუ წნევა დაეცემა 3,4 კბარზე ქვემოთ.

ზედაპირი

წყალბადის ატომები ძლიერად აკავშირებენ ნიკელის ზედაპირს, წყალბადის მოლეკულები ამას წყვეტენ.

დიჰიდროგენის დაშლა მოითხოვს საკმარის ენერგიას ბარიერის გადალახვისთვის. Ni(111)-ზე ბროლის ზედაპირის ბარიერი არის 46 კჯ/მოლეკულური წონა, ხოლო Ni(100) ბარიერი 52 კჯ/მოლეკულური წონაა. Ni(110) ბროლის სიბრტყის ზედაპირს აქვს ყველაზე დაბალი აქტივაციის ენერგია წყალბადის მოლეკულის გასატეხად 36 კჯ/მოლეკულურ წონაზე. ნიკელზე წყალბადის ზედაპირული ფენა შეიძლება გათავისუფლდეს გაცხელებით. არც ერთმა (111) არ დაკარგა წყალბადი 320-დან 380 კ-მდე. არც (100) დაკარგა წყალბადი 220-დან 360 K-მდე.

ნიკელში დასაშლელად წყალბადი ზედაპირიდან ნიკელის კრისტალის ზედაპირიდან უნდა გადავიდეს. ეს არ ხდება ვაკუუმში, მაგრამ შეიძლება მოხდეს მაშინ, როდესაც სხვა მოლეკულები ერევა წყალბად-ნიკელის მოოქროვილ ზედაპირზე. მოლეკულები არ უნდა იყოს წყალბადი, მაგრამ ისინი თითქოს ჩაქუჩებივით მუშაობენ და წყალბადის ატომებს ნიკელის ზედაპირის შიგნით აჭრიან. ზედაპირზე შეღწევისთვის საჭიროა აქტივაციის ენერგია 100 კჯ/მოლეკულურ წონაზე.

მაღალი წნევის ფაზები

ნამდვილი კრისტალოგრაფიულად განსხვავებული ნიკელის ჰიდრიდის ფაზა შეიძლება წარმოიქმნას წყალბადის მაღალი წნევის გაზით 600 მპა. გარდა ამისა, მისი წარმოება შესაძლებელია ელექტროლიტური გზით. კრისტალური ფორმა არის სახეზე ორიენტირებული კუბური ან β-ნიკელის ჰიდრიდი. წყალბადისა და ნიკელის ატომური თანაფარდობა ერთამდეა, წყალბადი იკავებს ოქტაედრულ პოზიციას. β-ჰიდრიდის სიმკვრივეა 7,74 გ/სმ. ნაცრისფერია შეღებილი. დენის სიმკვრივის 1 ამპერი კვადრატულ დეციმეტრზე 0,5 მოლ/ლიტრ გოგირდმჟავასა და თიოურაში, ნიკელის ზედაპირის ფენა გარდაიქმნება ნიკელის ჰიდრიდად. ეს ზედაპირი არის ხალხმრავალი ბზარები მილიმეტრამდე სიგრძით. ბზარის მიმართულება არის ორიგინალური ნიკელის კრისტალების (001) სიბრტყეში. ნიკელის ჰიდრიდის ბადის მუდმივი არის 3,731 Å, რაც 5,7%-ით მეტია ნიკელის მუდმივობაზე.

შემოთავაზებულია ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდის ბატარეები და ელექტროდები, რომლებსაც შეუძლიათ გაზარდონ გამომავალი სიმძლავრე და ბატარეის დატენვის სიჩქარე. დადებითი და უარყოფითი ელექტროდები შეიძლება წარმოიქმნას ლითონის ფხვნილის ჰიდრიდების დაჭერით, როგორც აქტიური მასალების ფოროვან ლითონის სუბსტრატებში. ლითონის ფოროვანი სუბსტრატები დამზადებულია სპილენძისგან, სპილენძის მოოქროვილი ნიკელისგან ან სპილენძ-ნიკელის შენადნობისგან. ელექტროდის მილები პირდაპირ მიმაგრებულია ლითონის ფოროვან სუბსტრატზე სახსრის საშუალებით, რომელიც დამზადებულია შედუღების, შედუღების ან რბილი შედუღების შედეგად. 4 წმ. და 6 ზ.პ. f-ly, 3 ავადმყოფი, 3 tab.

ტექნიკური სფერო

წინამდებარე გამოგონება ეხება ნიკელ-ლითონის ჰიდრიდის ბატარეებს, კერძოდ, წინამდებარე გამოგონება ეხება მაღალი სიმძლავრის ნიკელ-ლითონის ჰიდრიდის ბატარეებს, რომლებიც შეიცავს მაღალი სიმძლავრის ელექტროდებს მაღალი გამტარი სუბსტრატების გამოყენებით და დაბალი წინააღმდეგობის ტყვიის ელექტროდის კავშირებით. წინა ხელოვნება

ცოტა ხნის წინ, ყველაზე პროგრესული განვითარება საავტომობილო ბატარეების სფეროში სატრანსპორტო საშუალებაუპირველეს ყოვლისა, მიმართული იყო იმ მოთხოვნების დაკმაყოფილებაზე, რომლებიც ეხება წმინდა ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებებს. ამ მიზნით, სტენფორდ ოვშინსკი და მისი ბატარეის განვითარების გუნდები Energy Conversion Denice, Inc. და Ovonic Battery Company-მა მიაღწიეს დიდ წინსვლას ნიკელის ლითონის ჰიდრიდის ბატარეის ტექნოლოგიაში. თავდაპირველად, ოვშინსკი და მისი ჯგუფები გადაიქცნენ ლითონის ჰიდრიდის შენადნობებზე, რომლებიც ქმნიან უარყოფით ელექტროდს. ამ ძალისხმევის შედეგად მათ შეძლეს ძალიან მაღალი დონის შესრულება წყალბადის შექცევად შენახვაზე, რომელიც საჭიროა ეფექტური და ეკონომიური ბატარეების გამოყენებისთვის და ბატარეების შესაქმნელად, რომლებსაც შეუძლიათ ენერგიის შენახვა მაღალი სიმკვრივით, ეფექტური შექცევადობით, მაღალი ელექტროეფექტურობით, წყალბადის ეფექტური შენახვა მოცულობით სტრუქტურული ცვლილებების ან დაბინძურების გარეშე, ხანგრძლივი ციკლის ხანგრძლივობით და განმეორებითი ღრმა გამონადენი. ამ "ოვონური" შენადნობების გაუმჯობესებული მოქმედება, როგორც მათ ახლა უწოდებენ, გამომდინარეობს ადგილობრივი ქიმიური წესრიგის და, შესაბამისად, ადგილობრივი სტრუქტურული წესრიგის შემუშავებიდან, შერჩეული მოდიფიკატორი ელემენტების თავდაპირველ მატრიცაში ჩართვის გზით. ლითონის ჰიდრიდების უწესრიგო შენადნობებს აქვთ კატალიზურად აქტიური ცენტრებისა და შენახვის ცენტრების მნიშვნელოვნად მაღალი სიმკვრივე ერთ ან მრავალფაზიან კრისტალურ მასალებთან შედარებით. ეს დამატებითი ცენტრები პასუხისმგებელნი არიან ელექტროქიმიური დამუხტვისა და განმუხტვის გაუმჯობესებულ ეფექტურობაზე და გაზრდის ელექტროენერგიის შენახვის მოცულობას. შენახვის ცენტრების ბუნება და რაოდენობა შეიძლება შეიქმნას კატალიზურად აქტიური ცენტრებისგან დამოუკიდებლადაც კი. უფრო კონკრეტულად, ეს შენადნობები შექმნილია დისოცირებული წყალბადის ატომების ნაყარი შესანახად შემაკავშირებელ ძალებზე შექცევადობის დიაპაზონში, რომელიც შესაფერისია მეორადი ბატარეების გამოყენებისთვის. ზემოთ აღწერილი უწესრიგო მასალებისგან შემუშავდა წყალბადის ელექტროქიმიური შენახვის ზოგიერთი უკიდურესად ეფექტური მასალა. ეს არის Ti-V-Zr-Ni ტიპის აქტიური მასალები, რომლებიც აღწერილია აშშ-ს პატ. ინფორმაციაში. ეს მასალები შექცევადად ქმნიან ჰიდრიდებს წყალბადის შესანახად. '400 პატენტში გამოყენებული ყველა მასალა იყენებს საერთო Ti-V-ს. Ni შემადგენლობა, რომელშიც სულ მცირე Ti, V და Ni არის წარმოდგენილი და შეიძლება შეიცვალოს Cr, Zr და A1-ით. "400" პატენტის მასალები არის მრავალფაზიანი მასალები, რომლებიც შეიძლება შეიცავდეს, მაგრამ არ შემოიფარგლება მხოლოდ ერთი ან მეტი ფაზის C 14 და C 15 ტიპის კრისტალური სტრუქტურით. სხვა Ti-V-Zr-Ni შენადნობები ასევე გამოიყენება. უარყოფითი ელექტროდები შექცევადი წყალბადის შესანახით. ასეთი მასალების ერთი ოჯახი აღწერილია აშშ-ს პატენტში No. 4,728,586 ("586 პატენტი") ვენკეცენის, რაიხმანის და ფეტჩენკოს მიერ, რომლის გამჟღავნებაც მოცემულია მითითებით. '586 პატენტი აღწერს ამ Ti-V-Ni-Zr შენადნობების სპეციალურ ქვეკლასს, რომელიც შეიცავს Ti, V, Zr, Ni და მეხუთე კომპონენტს, Cr. '586 პატენტი აღნიშნავს შენადნობის გარდა დანამატებისა და მოდიფიკატორების გამოყენების შესაძლებლობას. კომპონენტები, Ti, V, Zr, Ni და Cr და ზოგადად განიხილავს სპეციფიკურ დანამატებს და მოდიფიკატორებს, ამ მოდიფიკატორების რაოდენობას და ურთიერთქმედებებს და კონკრეტულ სარგებელს, რომელიც შეიძლება მოსალოდნელი იყოს მათგან. ზემოთ აღწერილი ოვონური შენადნობებისგან განსხვავებით, შეკვეთილი შენადნობები ზოგადად განიხილებოდა, როგორც "შეკვეთილი" მასალები, რომლებსაც ჰქონდათ სხვა ქიმიური თვისებები , მიკროსტრუქტურისა და ელექტროქიმიური მახასიათებლები. ადრე შეკვეთილი მასალების შესრულება ცუდი იყო, მაგრამ 1980-იანი წლების დასაწყისში, როდესაც გაიზარდა მოდიფიკაციის ხარისხი (ანუ ელემენტარული მოდიფიკატორების რაოდენობა და რაოდენობა გაიზარდა), მათმა შესრულებამ მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა. ეს გამოწვეულია იმით, რომ მათი ელექტრული და ქიმიური თვისებები იცვლება იმისდა მიხედვით, თუ რამდენ აშლილობას მოაქვს მოდიფიკატორები. შენადნობების ეს განვითარება, "შეკვეთილი" მასალების სპეციალური კლასიდან თანამედროვე მრავალკომპონენტიან, მრავალფაზიან "მოწესრიგებულ" შენადნობებამდე, ნაჩვენებია შემდეგ პატენტებში: (i) აშშ პატენტ No. 3,874,928; (ii) აშშ პატენტი 4,214,043; (iii) აშშ პატენტი 4,107,395; (iv) აშშ პატენტი 4,107,405; (v) აშშ პატენტი 4,112,199; (vi) აშშ პატენტი 4,125,688; (vii) აშშ პატენტი 4,214,043; (viii) აშშ პატენტი 4,216,274; (ix) აშშ პატენტი 4,487,817; (x) აშშ პატენტი 4,605,603; (xii) აშშ პატენტი 4,696,873 და (xiii) აშშ პატენტი 4,699,856 (ინფორმაციის ეს წყაროები დეტალურად არის განხილული აშშ-ს პატენტში 5,096,667 და ეს განხილვა კონკრეტულად არის ჩართული ინფორმაციის წყაროს მითითებით). უბრალოდ ამტკიცებდნენ, რომ ყველა ლითონის ჰიდრიდის შენადნობში, მოდიფიკაციის ხარისხის მატებასთან ერთად, თავდაპირველად შეკვეთილი საბაზისო შენადნობის როლი ნაკლებად მნიშვნელოვანია კონკრეტულ მოდიფიკატორებში თანდაყოლილ თვისებებთან და დარღვევებთან შედარებით. გარდა ამისა, მრავალკომპონენტიანი შენადნობების ანალიზი, რომელიც ამჟამად ბაზარზეა და შექმნილია სხვადასხვა მწარმოებლის მიერ, მიუთითებს იმაზე, რომ ეს შენადნობები მოდიფიცირებულია Ovonic შენადნობის სისტემებისთვის დადგენილი სახელმძღვანელოს შესაბამისად. ამრიგად, როგორც ზემოთ აღინიშნა, ყველა ძლიერ მოდიფიცირებული შენადნობები არის მოუწესრიგებელი მასალა, რომელსაც ახასიათებს მრავალი კომპონენტისა და მრავალი ფაზის არსებობა, ე.ი. ოვონური შენადნობები. შემდეგ ოვშინსკიმ და მისმა ჯგუფმა ყურადღება მიაქციეს ბატარეების პოზიტიურ ელექტროდს. დღეს, დადებითი ელექტროდები, როგორც წესი, არის ნიკელის პასტის ელექტროდები, რომლებიც შედგება ნიკელის ჰიდროქსიდის ნაწილაკებისგან, რომლებიც კონტაქტში არიან ელექტროგამტარ ბადესთან ან სუბსტრატთან, სასურველია ჰქონდეს მაღალი ზედაპირის ფართობი. არსებობს ასეთი ელექტროდების რამდენიმე ვარიანტი, მათ შორის ე.წ. პლასტიკურად შეკრული ნიკელის ელექტროდები, რომლებიც იყენებენ გრაფიტს, როგორც მიკროგამტარს, ასევე ე.წ. ჰიდროქსიდის ნაწილაკები და კობალტის დანამატები, რომლებიც ზრდის გამტარობას. გაკრულმა ქაფ-ლითონმა ელექტროდებმა უკვე დაიწყეს სამომხმარებლო ბაზარზე შეღწევა მათი დაბალი ღირებულებისა და უფრო მაღალი ენერგიის სიმკვრივის გამო აგლომერირებულ ნიკელის ელექტროდებთან შედარებით. ზოგადად მიჩნეულია, რომ რეაქცია, რომელიც ხდება ნიკელის ბატარეის ელექტროდზე არის ერთი ელექტროდის პროცესი, რომელიც მოიცავს ორვალენტიანი ნიკელის ჰიდროქსიდის დაჟანგვას სამვალენტიან ნიკელის ოქსიჰიდროქსიდამდე დატენვისას და შემდეგ სამვალენტიანი ნიკელის ოქსიჰიდროქსიდის განმუხტვას ორვალენტიან ნიკელის ჰიდროქსიდში, როგორც ნაჩვენებია განტოლებაში2. მტკიცებულება ვარაუდობს, რომ ოთხვალენტიანი ნიკელი მონაწილეობს ნიკელის ჰიდროქსიდის რედოქს რეაქციაში. ეს არ არის ახალი კონცეფცია. სინამდვილეში, ოთხვალენტიანი ნიკელის არსებობა პირველად თომას ედისონმა შესთავაზა მის ზოგიერთ ადრეულ ბატარეის პატენტში. თუმცა, ოთხვალენტიანი ნიკელის სრული გამოყენება არასოდეს ყოფილა გამოკვლეული. პრაქტიკაში, ელექტროდის უნარი ერთზე მეტი ელექტრონის გადატანის ჩვეულებრივ არ შეინიშნება, რაც შეესაბამება ერთი ელექტრონის ტარების თეორიულ უნარს. ამის ერთ-ერთი მიზეზი არის აქტიური მასალის არასრული გამოყენება დაჟანგული მასალის ელექტრონული იზოლაციის გამო. იმის გამო, რომ შემცირებულ ნიკელის ჰიდროქსიდის მასალას აქვს მაღალი ელექტრული წინააღმდეგობა, ნიკელის ჰიდროქსიდის შემცირება მიმდინარე კოლექტორთან იწვევს ნაკლებად გამტარ ზედაპირს, რაც ხელს უშლის დაჟანგული აქტიური მასალის შემდგომ შემცირებას. ოვშინსკიმ და მისმა ჯგუფებმა შექმნეს დადებითი ელექტროდის მასალები, რომლებმაც აჩვენეს ერთზე მეტი ელექტრონის საიმედო გადაცემა ნიკელის ატომზე. ასეთი მასალები გამოქვეყნებულია აშშ-ის პატ. Nos 5,344,728 და 5,348,822 (რომლებიც აღწერს სტაბილიზებულ მოუწესრიგებელ პოზიტიურ ელექტროდის მასალებს) და US Pat. და დადებით ელექტროდებში. (ელექტრო მანქანები). ოვშინსკის ჯგუფებმა შეძლეს შეექმნათ ბატარეები ელექტრო მანქანებისთვის, რომლებსაც შეუძლიათ ელექტრომობილის მართვა 350 მილზე მეტი მანძილზე ერთი დამუხტვით (Tour d "Sol 1996). Ovonic Ni-GM ბატარეამ აჩვენა შესანიშნავი ენერგიის სიმკვრივე (დაახლოებით 90 ვტ/კგ-მდე), ველოსიპედის გამძლეობა (1000-ზე მეტი ციკლი 80% DOD-ზე), ბოროტად გამოყენების წინააღმდეგობა და სწრაფი დატენვის უნარი (60% 15 წუთის განმავლობაში). ). გარდა ამისა, Ovonic ბატარეამ აჩვენა უფრო მაღალი სიმძლავრის სიმჭიდროვე, ვიდრე ნებისმიერი სხვა ბატარეის ტექნოლოგია, როდესაც ტესტირება და შეფასებულია ელექტრომობილებისთვის (ელექტრო მანქანები) შენახული ენერგიის წყაროდ გამოსაყენებლად. მიუხედავად იმისა, რომ ოვშინსკიმ და მისმა ჯგუფებმა მიაღწიეს დიდ წარმატებას წმინდა ელექტრო მანქანებისთვის ბატარეების შექმნაში, ავტომობილების ახალი თაობის პარტნიორობა (PNGV), სახელმწიფო საკუთრებაში არსებული ავტო ინდუსტრიის კომპანია, რომელიც დაარსდა აშშ-ში 1996 წელს, ვარაუდობს, რომ ჰიბრიდული ელექტრო მანქანები ( HEVs) შეძლებენ დაიკავონ ლიდერობა საავტომობილო საწვავის სამჯერ მეტი დაზოგვის მიზნის მიღწევაში მომდევნო ათწლეულის განმავლობაში. ამ მიზნის მისაღწევად, საჭირო იქნება მსუბუქი, კომპაქტური, ძლიერი ბატარეები. ჰიბრიდული წამყვანი სისტემის გამოყენება უზრუნველყოფს საწვავის მნიშვნელოვან ეკონომიას და ულტრა დაბალ ემისიის სარგებელს. საწვავის ძრავები მაქსიმალურ ეფექტურობას აღწევენ, როდესაც ისინი მუშაობენ წუთში რევოლუციების მუდმივი რაოდენობით (RPM). აქედან გამომდინარე, საწვავის მაქსიმალური ეფექტურობის მიღწევა შესაძლებელია მუდმივი RPM საწვავის ძრავის გამოყენებით ენერგიის მძლავრი შენახვის სისტემის გასაძლიერებლად, რომელიც უზრუნველყოფს პიკს აჩქარებისთვის და ასევე აღადგენს კინეტიკურ ენერგიას რეგენერაციული დამუხრუჭების გამოყენებისას. ანალოგიურად, პულსური სიმძლავრის უზრუნველსაყოფად მცირე ზომის ძრავის გამოყენების შესაძლებლობიდან გამომდინარე, რომელიც დაკავშირებულია ენერგიის შენახვის სისტემასთან, შემოთავაზებულია საუკეთესო დიზაინი საწვავის ძრავის გამოყენებასთან დაკავშირებული ემისიების შესამცირებლად. ამრიგად, HET-ის ძირითადი ტექნოლოგია არის ენერგიის შესანახი სისტემა, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს ძალიან მაღალი იმპულსური სიმძლავრე და მიიღოს მაღალი რეგენერაციული დამუხრუჭების დენები ძალიან მაღალი ეფექტურობით. მოწყობილობის მუშაობის ციკლი, რომელიც გამოიმუშავებს იმპულსურ ენერგიას, მოითხოვს განსაკუთრებულ გამძლეობას დაბალი DOD ციკლის დროს. მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ ენერგიის შენახვის ასეთ სისტემას განსხვავებული მოთხოვნები აქვს წმინდა ელექტრო მანქანების სისტემებთან შედარებით. დიაპაზონი არის კრიტიკული ფაქტორი პრაქტიკული ET-ისთვის, რაც ენერგიის სიმკვრივეს კრიტიკულ შეფასების პარამეტრად აქცევს. ველოსიპედის სიმძლავრე და გამძლეობა ნამდვილად მნიშვნელოვანია, მაგრამ ET-ებისთვის ისინი მეორეხარისხოვანი ხდება ენერგიის სიმკვრივის მიმართ. და პირიქით, HET-ის იმპულსური სიმძლავრის მქონე სისტემებში დენის სიმკვრივეს უდიდესი მნიშვნელობა აქვს. გამონადენის ველოსიპედის გამძლეობის განსაკუთრებული დაბალი სიღრმე ასევე უფრო კრიტიკულია, ვიდრე უფრო ჩვეულებრივი 80% GH ციკლური გამძლეობა, რომელიც საჭიროა ET სისტემებში. ენერგიის სიმკვრივე მნიშვნელოვანია ბატარეის წონისა და მოცულობის შესამცირებლად, მაგრამ ბატარეის უფრო მცირე ზომის გამო, ეს მახასიათებელი ნაკლებად კრიტიკულია, ვიდრე დენის სიმკვრივე. სწრაფი დატენვის შესაძლებლობა ასევე მნიშვნელოვანი ფაქტორია ეფექტური რეგენერაციული დამუხრუჭებისთვის, ხოლო დატენვისა და განმუხტვის ეფექტურობა გადამწყვეტი ფაქტორია ბატარეის დატენვის შესანარჩუნებლად გარე დატენვის არარსებობის შემთხვევაში. ET სისტემის მოთხოვნებსა და HET სისტემის მოთხოვნებში ამ ფუნდამენტური განსხვავებების გამო, მოსალოდნელია, რომ ბატარეები, რომლებიც ამჟამად ოპტიმიზებულია ET სისტემებში გამოსაყენებლად, არ იქნება შესაფერისი HET-ისთვის, თუ არ გაუმჯობესდება სიმძლავრის სიმკვრივე. მიუხედავად იმისა, რომ Ovonic ET ბატარეების დემონსტრირებული შესრულება შთამბეჭდავი იყო, ეს უჯრედები და ბატარეის დიზაინი ოპტიმიზირებულია სუფთა ET-ში გამოსაყენებლად და, შესაბამისად, არ აკმაყოფილებს HET-ის სპეციფიკურ მოთხოვნებს. ამრიგად, საჭიროა მაღალი სიმძლავრის ბატარეები, რომლებსაც აქვთ ოპერაციული მახასიათებელი HET-ისთვის საჭირო პიკური სიმძლავრე და გარდა ამისა, გააჩნიათ Ovonic Ni-GM ბატარეების უკვე დემონსტრირებული შესრულების მახასიათებლები და მათი სამრეწველო წარმოების დადასტურებული შესაძლებლობა. Მოკლე აღწერაგამოგონებები

წინამდებარე გამოგონება ემყარება მათთვის ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდის ბატარეებისა და ელექტროდების მიწოდების პრობლემას, რომლებსაც შეუძლიათ გამოიმუშავონ გაზრდილი გამომავალი სიმძლავრე და ჰქონდეთ გაზრდილი დატენვის სიჩქარე. ეს და სხვა ამოცანები წყდება ნიკელ-ლითონის ჰიდრიდის ბატარეის გამოყენებით, მათ შორის მინიმუმ ერთი უარყოფითი ელექტროდი, რომელსაც აქვს ფოროვანი ლითონის ბაზა და ელექტროდის ტერმინალი, რომელიც მიმაგრებულია ელექტროდზე, გაუმჯობესება მდგომარეობს იმაში, რომ ფოროვანი ლითონის ბაზა იქმნება სპილენძისგან. ნიკელის, სპილენძის მოოქროვილი ან სპილენძ-ნიკელის შენადნობი და ელექტროდის ტყვია პირდაპირ მიმაგრებულია ლითონის ფოროვან სუბსტრატზე დაბალი ელექტრული წინააღმდეგობის შეერთებით. დაბალ ელექტრულ წინააღმდეგობასთან დაკავშირება ხდება შედუღების, ბრაჟირების ან შედუღების გზით. ამ და სხვა ამოცანებს აკმაყოფილებენ უარყოფითი ელექტროდი ნიკელ-ლითონის ჰიდრიდის ბატარეაში გამოსაყენებლად, სადაც უარყოფითი ელექტროდი მოიცავს ფოროვან ლითონის ბაზას, ხოლო უარყოფითი ელექტროდი მიმაგრებულია ელექტროდის ტერმინალზე, და გაუმჯობესება არის ის, რომ ფოროვანი ლითონის ბაზა დამზადებულია სპილენძისგან, სპილენძის მოოქროვილი ნიკელისგან ან სპილენძ-ნიკელის შენადნობისგან, ხოლო ელექტროდის ტყვია პირდაპირ მიმაგრებულია ბაზაზე დაბალი ელექტრული წინააღმდეგობის შეერთებით. ნახატების მოკლე აღწერა

ნახ. 1 გვიჩვენებს ელექტროდი Ni-MH პრიზმული ბატარეისთვის, რომელიც მიმაგრებულია ელექტროდის ტერმინალზე;

ნახ. 2 წარმოადგენს სპილენძის კოროზიის, იმუნიტეტის და პასიურობის უბნებს 25 o C ტემპერატურაზე;

3 წარმოადგენს სიმძლავრის სიმჭიდროვეს (W/kg) C-უჯრედული ტიპის Ni-MH ბატარეებისთვის, გამონადენის შესაძლო სიღრმის პროცენტული ფუნქციის მიხედვით. გამოგონების დეტალური აღწერა

წინამდებარე გამოგონების მიზანია ნიკელის მეტალის ჰიდრიდის (Ni-MH) ბატარეის სიმძლავრის გაზრდა. ჩვეულებრივ, ენერგიის გამომუშავება შეიძლება გაიზარდოს ბატარეის შიდა წინააღმდეგობის შემცირებით. შიდა წინააღმდეგობის დაქვეითება ამცირებს დანაკარგს, რომელიც დაკავშირებულია ბატარეაში ენერგიის გაფრქვევასთან, რითაც იზრდება სიმძლავრე, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას გარე დატვირთვების გასატარებლად. ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდის ბატარეის შიდა წინააღმდეგობა შეიძლება შემცირდეს ბატარეის ელემენტების გამტარობის გაზრდით, ასევე უჯრედებს შორის კავშირების გაზრდით. როგორც წესი, Ni-GM ბატარეა მოიცავს მინიმუმ ერთ უარყოფით ელექტროდს და მინიმუმ ერთ დადებით ელექტროდს. ელექტროდი შეიძლება დაერთოს თითოეულ უარყოფით და დადებით ელექტროდს, რათა ელექტროდი დაუკავშირდეს Ni-MH ბატარეის შესაბამის გამომავალ ტერმინალს (ანუ უარყოფითი ელექტროდი უარყოფით გამომავალ ტერმინალთან და დადებითი ელექტროდი დადებით გამომავალ ტერმინალთან). ნახ. 1 გვიჩვენებს ელექტროდის 1-ის ვარიანტს, რომელიც მიმაგრებულია ელექტროდის ტერმინალ 2-ზე პრიზმული Ni-GM ბატარეისთვის. ელექტროდი 1 ნაჩვენებია ნახ. 1 არის Ni-MH ბატარეის უარყოფითი ან დადებითი ელექტროდი. როგორც წესი, ელექტროდის ტერმინალი 2 შეიძლება დამზადებული იყოს ნებისმიერი ელექტროგამტარი მასალისგან, რომელიც მდგრადია კოროზიის მიმართ ბატარეის გარემოში. სასურველია, ელექტროდის ტყვია იყოს ნიკელის ან ნიკელ-მოოქროვილი სპილენძისგან. Ni-GM ბატარეები იყენებენ უარყოფით ელექტროდს, რომელსაც აქვს აქტიური მასალა, რომელსაც შეუძლია წყალბადის შექცევადი ელექტროქიმიური შენახვა. უარყოფითი ელექტროდი ასევე მოიცავს ფოროვან ლითონის ბაზას, რომელშიც მოთავსებულია აქტიური მასალა. უარყოფითი ელექტროდი შეიძლება დამზადდეს აქტიური მასალის (ფხვნილის სახით) დაჭერით ლითონის ფოროვან სუბსტრატში. დაფხვნილი აქტიური მასალის ფოროვან ლითონის ბაზაზე გადაბმის გასაზრდელად, უარყოფითი ელექტროდი ასევე შეიძლება იყოს აგლომერირებული. როდესაც ელექტრული ძაბვა გამოიყენება Ni-GM ბატარეაზე, უარყოფითი ელექტროდის აქტიური მასალა დამუხტულია წყალბადის ელექტროქიმიური შთანთქმისა და ჰიდროქსილის იონების ელექტროქიმიური წარმოქმნის გამო. უარყოფით ელექტროდზე ხდება შემდეგი ელექტროქიმიური რეაქცია:

უარყოფითი ელექტროდზე წარმოქმნილი რეაქციები შექცევადია. განმუხტვისას დაგროვილი წყალბადი გამოიყოფა წყლის მოლეკულის შესაქმნელად, ასევე გამოიყოფა ელექტრონი. უარყოფითი ელექტროდის აქტიური მასალა არის წყალბადის შესანახი მასალა. წყალბადის შესანახი მასალა შეიძლება შეირჩეს Ti-V-Zr-Ni აქტიური მასალებიდან, როგორიცაა აღწერილი აშშ-ს პატენტში 4,551,400 („400 პატენტი“), რომლის გამჟღავნება ჩართულია წყაროზე მითითებით. როგორც ზემოთ იყო განხილული, გამოყენებული მასალები "400 პატენტში" გამოიყენეთ ზოგადი Ti-V-Ni კომპოზიცია, რომელშიც მინიმუმ Ti, V და Ni წარმოდგენილია მინიმუმ ერთი ან მეტი Cr, Zr და Al. "400" პატენტის მასალები არის მრავალფაზიანი მასალები, რომლებიც შეიძლება შეიცავდეს, მაგრამ არ შემოიფარგლება, ერთი ან მეტი ფაზის C 14 და C 15 ტიპის კრისტალური სტრუქტურით. არსებობს სხვა Ti-V-Zr-Ni შენადნობები, რომლებსაც შეუძლიათ ასევე გამოიყენება ნეგატიური ელექტროდის მასალისთვის. ასეთი მასალების ერთი ოჯახი აღწერილია აშშ-ს პატენტში No. 4,728,586 ("586 პატენტი"), რომლის გამჟღავნებაც ჩართულია წყაროზე მითითებით. 586 პატენტი აღწერს ამ Ti-V-Ni-Zr შენადნობების სპეციალურ ქვეკლასს, რომელიც შეიცავს Ti, V, Zr, Ni და მეხუთე Cr კომპონენტს. 586 პატენტი აღნიშნავს დანამატების და მოდიფიკატორების გამოყენების შესაძლებლობას შენადნობის კომპონენტების, Ti-ს გარდა. , V, Zr, Ni და Cr და ზოგადად განიხილავს სპეციფიკურ დანამატებს და მოდიფიკატორებს, ამ მოდიფიკატორების რაოდენობას და ურთიერთქმედებებს და კონკრეტულ სარგებელს, რომელიც შეიძლება მოსალოდნელი იყოს მათგან. ზემოთ აღწერილი მასალების გარდა, Ni-MH ბატარეის ნეგატიური ელექტროდისთვის წყალბადის შესანახი მასალები ასევე შეიძლება შეირჩეს უწესრიგო ლითონის ჰიდრიდის შენადნობებიდან, როგორც ეს დეტალურადაა აღწერილი აშშ-ს პატენტში 5,277,999 ("999 პატენტი") ოვშინსკისა და ფეჩენკოს მიერ. რომლის გამჟღავნება ჩართულია ინფორმაციის წყაროზე მითითებით. უარყოფითი ელექტროდის გამტარობა შეიძლება გაიზარდოს უარყოფითი ელექტროდის ფოროვანი ლითონის ბაზის გამტარობის გაზრდით. როგორც ზემოთ განვიხილეთ, უარყოფითი ელექტროდი შეიძლება დამზადდეს წყალბადის დაჭერით. აქტიური მასალის შენახვა ფოროვან ლითონის საფუძველში. როგორც წესი, ფოროვანი ლითონის ბაზა არის, მაგრამ არ შემოიფარგლება, ბადე, ბადე, ხალიჩა, კილიტა, ქაფი, ფირფიტა და ფოროვანი ლითონი. სასურველია, ფოროვანი ლითონის სუბსტრატი, რომელიც გამოიყენება უარყოფითი ელექტროდისთვის, არის ბადე, ბადე, ფოროვანი ლითონი. წინამდებარე გამოგონება აღწერს უარყოფით ელექტროდს Ni-MH ბატარეისთვის, რომელიც შედგება ფოროვანი ლითონის ბაზისგან, რომელიც დამზადებულია სპილენძისგან, სპილენძის მოოქროვილი ნიკელისგან ან სპილენძ-ნიკელის შენადნობისგან. როგორც აქ გამოიყენება, "სპილენძი" ეხება სუფთა სპილენძს ან სპილენძის შენადნობას, ხოლო "ნიკელი" ეხება სუფთა ნიკელს ან ნიკელის შენადნობას. ნახ. 2 ასახავს სპილენძის კოროზიის, იმუნიტეტისა და პასიურობის უბნებს 25°C ტემპერატურაზე. ჰორიზონტალური ღერძი წარმოადგენს ელექტროლიტის pH-ს, ხოლო ვერტიკალური ღერძი წარმოადგენს სპილენძის შემცველი მასალის ელექტრულ პოტენციალს. ელექტრული პოტენციალი ნაჩვენებია წყალბადის სტანდარტთან შედარებით (ვერტიკალური ღერძი წარწერით "H") და ასევე Hg/HgO სტანდარტთან შედარებით (ვერტიკალური ღერძი წარწერით "Hg/HgO"). წინამდებარე აღწერილობაში, ყველა ძაბვის მნიშვნელობა არის სტანდარტული Hg/HgO, თუ სხვაგვარად არ არის მითითებული. ტუტე ელექტროლიტების უჯრედებში სპილენძის გამოყენება ადრე გამორიცხული იყო KOH ელექტროლიტში სპილენძის ხსნადობის გამო. 2 გვიჩვენებს, რომ გარკვეულ სამუშაო პირობებში (მაგ. pH და სტრესი) სპილენძი კოროზირდება. 2 ასევე გვიჩვენებს, რომ შესაბამისი pH და ძაბვის დროს სპილენძი იმუნურია კოროზიისგან. სათანადო ოპერაციულ პირობებში, სპილენძის სუბსტრატი ლითონის ჰიდრიდის აქტიურ მასალასთან კონტაქტში არის კათოდური დაცული Ni-HM უჯრედის მთელი მოქმედების დიაპაზონში. Ni-MH ბატარეის დამუხტვისა და განმუხტვის ნორმალური ციკლის დროს, ნეგატიური მეტალის ჰიდრიდის ელექტროდი არის ელექტრულ პოტენციალზე დაახლოებით -0,85 ვ, ხოლო pH უარყოფითი ლითონის ჰიდრიდის ელექტროდზე არის დაახლოებით 14. ეს ოპერაციული წერტილი ნაჩვენებია როგორც სამუშაო წერტილი. A ნახ. როგორც ჩანს ნახ. 2, ოპერაციული ძაბვა -0.85 უფრო დაბალია (ანუ უფრო უარყოფითი) ვიდრე სპილენძის დაშლის ძაბვა დაახლოებით -0.4 ვ-ით (pH დაახლოებით 14). ამიტომ, Ni-MH ბატარეის დატენვისა და განმუხტვის ნორმალური ციკლის დროს, ლითონის ჰიდრიდის უარყოფითი ელექტროდი სპილენძის ფუძის გამოყენებით არის იმუნური კოროზიისგან. როდესაც Ni-GM ბატარეა განმუხტულია ნორმალურზე უფრო ღრმად, დადებითი ელექტროდი ხდება წყალბადის განვითარებადი ელექტროდი, რომლის დროსაც ნიკელის შემცირება იცვლება წყლის ელექტროლიზით წყალბადის გაზისა და ჰიდროქსიდის იონების წარმოქმნით. ვინაიდან Ni-HM ბატარეა დამზადებულია მეტალის ჰიდრიდის სტექიომეტრიული სიჭარბით, როგორც აქტიური მასალა, უარყოფითი ელექტროდის პოტენციალი ინახება -0,8 ვ-სთან ახლოს. გარდა ამისა, დადებით ელექტროდზე გამოთავისუფლებული წყალბადი იჟანგება უარყოფით ელექტროდზე. ლითონის ჰიდრიდი, რომელიც შემდგომში ახდენს უარყოფითი ელექტროდის პოტენციალის სტაბილიზაციას დაახლოებით -0,8 ვ ღირებულებით. დაბალი დენის დროს, გადატვირთვა შეიძლება განუსაზღვრელი ვადით მოხდეს ლითონის ჰიდრიდის უარყოფითი ელექტროდის განმუხტვის გარეშე, რომელიც აუცილებელია უარყოფითი ელექტროდის პოტენციალის გაზრდისთვის სპილენძის დასაშლელად საჭირო მნიშვნელობამდე. მაღალი დენების დროს წყალბადი გამოიყოფა უფრო სწრაფად, ვიდრე რეკომბინირებულია და ხდება ნეგატიური ელექტროდის წმინდა გამონადენი ლითონის ჰიდრიდთან. თუმცა, გამონადენი გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე საჭიროა უარყოფითი ელექტროდის პოტენციალის ასამაღლებლად იმ დონემდე, სადაც სპილენძი იხსნება. მაშინაც კი, როდესაც უარყოფითი და დადებითი ელექტროდები მოკლე ჩართულია, მეტალის ჰიდრიდის სტექიომეტრიული ჭარბი უზრუნველყოფს, რომ ნეგატიური ლითონის ჰიდრიდის ელექტროდი რჩება დაახლოებით -0.8 ვ პოტენციალით და კვლავ დაცულია სპილენძის დაშლისაგან. ამრიგად, ლითონის ჰიდრიდის უარყოფითი ელექტროდის ძირში მყოფი სპილენძი დაცულია ყველა პირობებში, გარდა იმ შემთხვევისა, როდესაც ლითონის ჰიდრიდის უარყოფითი ელექტროდი გარდაუვალად იშლება შეუქცევადად საკუთარი დაჟანგვის გამო. როგორც ნაჩვენებია, უარყოფითი ლითონის ჰიდრიდის ელექტროდის ოპერაციული პარამეტრების დროს, სპილენძის ბაზის მასალა დაცულია კოროზიისგან. თუმცა, ბატარეის საიმედოობის გაზრდის მიზნით და დამატებით დასაცავად უარყოფითი ელექტროდი ბატარეაში აგრესიული ქიმიური გარემოსგან, ზემოთ ჩამოთვლილი მასალებისგან, სპილენძის, სპილენძის მოოქროვილი ნიკელის ან სპილენძ-ნიკელის შენადნობისგან დამზადებული ფოროვანი ლითონის ბაზა, შეიძლება დამატებით იყოს დაფარული მასალით, რომელიც ელექტროგამტარია და გარდა ამისა, იგი მდგრადია კოროზიის მიმართ ბატარეის გარემოში. მასალის მაგალითი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფოროვანი ლითონის სუბსტრატის დასაფარად, არის, მაგრამ არ შემოიფარგლება მხოლოდ ნიკელი. სპილენძის გამოყენებას უარყოფითი ელექტროდის ფოროვანი ლითონის ბაზის შესაქმნელად რამდენიმე მნიშვნელოვანი უპირატესობა აქვს. სპილენძი შესანიშნავი ელექტროგამტარია. აქედან გამომდინარე, მისი გამოყენება, როგორც საბაზისო მასალა, ამცირებს უარყოფითი ელექტროდის წინააღმდეგობას. ეს ამცირებს ბატარეის სიმძლავრის რაოდენობას, რომელიც იკარგება ენერგიის შიდა გაფრქვევის გამო და ამით ზრდის Ni-GM ბატარეის გამომავალ სიმძლავრეს. გარდა ამისა, სპილენძი რბილი მეტალია. სირბილე ძალზე მნიშვნელოვანია Ni-GM ბატარეის მონაცვლეობით დამუხტვისა და განმუხტვის დროს უარყოფითი ელექტროდების გაფართოებისა და შეკუმშვის გამო. ბაზის გაზრდილი პლასტიურობა ხელს უწყობს ელექტროდის განადგურების თავიდან აცილებას გაფართოებისა და შეკუმშვის შედეგად, რაც იწვევს ბატარეის საიმედოობის ზრდას. საყრდენის გაზრდილი დრეკადობა ასევე საშუალებას აძლევს საყრდენს უფრო უსაფრთხოდ დაიჭიროს წყალბადის შესანახი აქტიური მასალა, რომელიც დაჭერილია საყრდენის ზედაპირზე. ეს ამცირებს უარყოფითი ელექტროდების თერმული დამუშავების საჭიროებას აქტიური მასალის სუბსტრატზე დაჭერის შემდეგ, რითაც ამარტივებს ელექტროდის წარმოების პროცესს და ამცირებს მის ღირებულებას. უარყოფითი ელექტროდის გამტარობა ასევე შეიძლება გაიზარდოს უარყოფითი ელექტროდის აქტიური მასალის გამტარობის გაზრდით. აქტიური მასალის გამტარობა შეიძლება გაიზარდოს ლითონის ჰიდრიდის მასალაში სპილენძის შეყვანით. ეს შეიძლება გაკეთდეს სხვადასხვა გზით. ერთ-ერთი გზაა აქტიური მასალის მომზადებისას სპილენძის ფხვნილის შერევა ლითონის ჰიდრიდთან. კიდევ ერთი გზაა ლითონის ჰიდრიდის ნაწილაკების ჩასმა სპილენძის გარსში, ქიმიური სპილენძის დაფარვის პროცესის გამოყენებით. გამტარუნარიანობის გაზრდის გარდა, სპილენძის დამატება შესაძლებელს გახდის თერმული დამუშავების ტემპერატურის დაწევას, როდესაც აქტიური მასალა სპილენძის ბაზაში არის შედუღებული და შემცირდება ელექტრული წინააღმდეგობა თითოეულ დადებით ელექტროდსა და ელექტროდის შესაბამის ტერმინალს შორის. უარყოფითი ელექტროდის გამტარობა ასევე შეიძლება გაიზარდოს ნეგატიური ელექტროდის სპილენძის დაფარვით მას შემდეგ, რაც ლითონის ჰიდრიდის აქტიური მასალა იქნება დაჭერილი (და შესაძლოა აგლომერირებული) სუბსტრატის ზედაპირზე. სპილენძის მოპირკეთება შეიძლება გაკეთდეს შაბლონით ან მის გარეშე. ელექტროდის გამტარობის გაზრდის გარდა, სპილენძის საფარი ემსახურება როგორც დამატებით საშუალებას, რომ უზრუნველყოს აქტიური ლითონი სუბსტრატზე "დაწებებული". აქ აღწერილი უარყოფითი ელექტროდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ყველა Ni-GM ბატარეაში, მათ შორის, მაგრამ არ შემოიფარგლება, პრიზმული Ni-GM ბატარეები და ცილინდრული, ჯემის როლი, Ni-GM ბატარეები. როგორც ზემოთ განვიხილეთ, ელექტროდი შეიძლება დაერთოს თითოეულ უარყოფით ელექტროდსა და Ni-MH ბატარეის თითოეულ დადებით ელექტროდს, რათა უზრუნველყოს ელექტრო კავშირი თითოეულ ელექტროდსა და ბატარეის შესაბამის გამომავალ ტერმინალს შორის. Ni-MH ბატარეის სპეციფიკური გამომავალი სიმძლავრის გაზრდის კიდევ ერთი გზაა თითოეულ უარყოფით ელექტროდსა და ელექტროდის შესაბამის ტერმინალს შორის კავშირის ელექტრული წინააღმდეგობის შემცირება. ელექტროდის თითოეული ტერმინალი შეიძლება დაერთოს უშუალოდ შესაბამისი ელექტროდის ფოროვან ლითონის სუბსტრატს ისე, რომ შეიქმნას კავშირი დაბალი ელექტრული წინააღმდეგობის მქონე. ასეთი კავშირი აქ მოხსენიებულია, როგორც "დაბალი ელექტრული წინააღმდეგობის კავშირი". დაბალი ელექტრული წინააღმდეგობის ბმა აქ განისაზღვრება, როგორც კავშირი ორ ან მეტ მასალას შორის (როგორიცაა ლითონები), რომელშიც ორი ან მეტი მასალა ერთმანეთთან არის დაკავშირებული შერწყმის ან დატენიანების პროცესით. მაგალითები, სადაც ორი ლითონი გაერთიანებულია შერწყმის გზით, არის შედუღება და ბრაჟირება. მაგალითი, როდესაც ორი ლითონი გაერთიანებულია დამსველების პროცესით, არის ბრაჟირება. აქედან გამომდინარე, დაბალი წინააღმდეგობის შემაკავშირებელი შეიძლება განხორციელდეს ისეთი ტექნიკის გამოყენებით, რომელიც მოიცავს, მაგრამ არ შემოიფარგლება მხოლოდ შედუღებით, შედუღებით ან შედუღებით. გამოყენებული შედუღების ტექნოლოგია მოიცავს, მაგრამ არ შემოიფარგლება, წინააღმდეგობის შედუღებას, ლაზერულ შედუღებას, ელექტრონული სხივის შედუღებას და ულტრაბგერით შედუღებას. როგორც ზემოთ განვიხილეთ, ნეგატიური ელექტროდის ფოროვანი ლითონის საფუძველი შეიძლება დამზადდეს ბადისგან, ბადე, "მათი", კილიტა, ქაფი, ფირფიტა ან ფოროვანი ლითონისგან. სასურველია, უარყოფითი ელექტროდის ფოროვანი ლითონის სუბსტრატი იყოს ბადე, ბადე ან ფოროვანი ლითონი. Ni-GM ბატარეის სიმძლავრის სიმკვრივის გასაზრდელად, ელექტროდის ტყვია შეიძლება მიმაგრდეს ბადეზე, ბადეზე ან ფოროვან ლითონზე დაბალი ელექტრული წინააღმდეგობის კავშირის გამოყენებით. სასურველია, ელექტროდის ტერმინალი იყოს შედუღებული, შედუღებული ან შედუღებული ბადეზე, ბადეზე ან ფოროვან ლითონზე. უფრო სასურველია, ელექტრული ტერმინალი შეიძლება შედუღდეს ქსელში, ბადეში ან ფოროვან ლითონზე. როგორც უკვე განვიხილეთ, შედუღების ტექნოლოგია მოიცავს, მაგრამ არ შემოიფარგლება, წინააღმდეგობის შედუღებას, ლაზერულ შედუღებას, ელექტრონული სხივით შედუღებას და ულტრაბგერით შედუღებას. აქ წარმოდგენილი დაბალი ელექტრული წინააღმდეგობის კავშირი შეიძლება გამოყენებულ იქნას Ni-MH ბატარეის როგორც დადებით, ასევე უარყოფით ელექტროდებზე. გარდა ამისა, დაბალი ელექტრული წინააღმდეგობის კავშირი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ყველა Ni-GM ბატარეაზე, მათ შორის, მაგრამ არ შემოიფარგლება Ni-GM პრიზმული ბატარეებისა და Ni-GM ცილინდრული ბატარეებისთვის. ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდის ბატარეების სიმძლავრე ასევე შეიძლება გაიზარდოს ბატარეების დადებითი ელექტროდების გამტარობის გაზრდით. როგორც უარყოფითი ელექტროდების შემთხვევაში, ეს ხდება მასალების შესაბამისი შერჩევით, საიდანაც დამზადებულია ელექტროდის ელემენტები. ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდის ბატარეის დადებითი ელექტროდი შეიძლება ჩამოყალიბდეს ფხვნილის დადებითი ელექტროდის აქტიური მასალის დაჭერით ფოროვან ლითონის სუბსტრატში. თითოეულ დადებით ელექტროდს შეიძლება ჰქონდეს დენის მიმღები ტერმინალი, რომელიც მიმაგრებულია ელექტროდის მინიმუმ ერთ წერტილზე. დენის მიმღები ტერმინალი შეიძლება შედუღდეს დადებით ელექტროდზე. შედუღების ტექნოლოგია მოიცავს, მაგრამ არ შემოიფარგლება, წინააღმდეგობის შედუღებას, ლაზერულ შედუღებას, ელექტრონული სხივით შედუღებას ან ულტრაბგერით შედუღებას. Ni-GM ბატარეები ჩვეულებრივ იყენებენ დადებით ელექტროდს, რომელსაც აქვს ნიკელის ჰიდროქსიდი, როგორც აქტიური მასალა. დადებით ელექტროდზე ხდება შემდეგი რეაქციები:

ნიკელის ჰიდროქსიდის დადებითი ელექტროდი აღწერილია აშშ-ს პატ. დადებითი ელექტროდის გამტარობა შეიძლება გაიზარდოს ელექტროდის ფოროვანი ლითონის ბაზის გამტარობის გაზრდით. დადებითი ელექტროდის ფოროვანი ლითონის საყრდენი მოიცავს, მაგრამ არ შემოიფარგლება, ბადე, ბადე, კილიტა, ქაფი, "მათი", ფირფიტა, ფოროვანი ლითონი. სასურველია, რომ ფოროვანი ლითონის ბაზა იყოს ქაფიანი მასალა. აქ წარმოდგენილი დადებითი ელექტროდი მოიცავს ფოროვან ლითონის ბაზას, რომელიც დამზადებულია სპილენძის, სპილენძის მოოქროვილი ნიკელის ან სპილენძ-ნიკელის შენადნობისგან. ერთი ან რამდენიმე ამ მასალის ბაზის დანერგვა ზრდის ბატარეის დადებითი ელექტროდების გამტარობას. ეს ამცირებს ენერგიის დახარჯვას შიდა ენერგიის გაფრქვევის გამო და ამით ზრდის Ni-MH ბატარეის სიმძლავრის გამომუშავებას. დადებითი ელექტროდის ფოროვანი ლითონის კორპუსი ბატარეის კოროზიული გარემოსგან დასაცავად, ფოროვანი ლითონის კორპუსი შეიძლება იყოს დაფარული მასალით, რომელიც ელექტროგამტარია და გარდა ამისა, ბატარეის გარემოში კოროზიის მიმართ მდგრადია. სასურველია, ლითონის ფოროვანი სუბსტრატი შეიძლება იყოს მოოქროვილი. აქ წარმოდგენილი დადებითი ელექტროდები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ყველა Ni-GM ბატარეაზე, მათ შორის, მაგრამ არ შემოიფარგლება, პრიზმული Ni-GM ბატარეები და ცილინდრული, ჯემის როლი, Ni-GM ბატარეები. წინამდებარე გამოგონების კიდევ ერთი ასპექტია ნიკელის ლითონის ჰიდრიდის ბატარეა, რომელიც შეიცავს აქ წარმოდგენილი ტიპის მინიმუმ ერთ უარყოფით ელექტროდს. ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდის ბატარეა მოიცავს, მაგრამ არ შემოიფარგლება, პრიზმული Ni-GM ბატარეები და ცილინდრული, ჯემის როლი, Ni-GM ბატარეები (ანუ AA უჯრედები, C უჯრედები და ა.შ.). მაგალითი 1

ცხრილი 1 გვიჩვენებს სიმძლავრეს 50% და 80% DOD (განმუხტვის სიღრმე) პრიზმული Ni-MH ბატარეებისთვის, რომლებსაც აქვთ დადებითი და უარყოფითი ელექტროდები, რომლებიც შეიცავს აქ გამოქვეყნებულ საბაზისო მასალებს. მაგალითში 1, დადებითი ელექტროდების ზომებია 5.5 ინჩი სიმაღლე, 3.5 ინჩი სიგანე და. 0315 ინჩი სიღრმე. უარყოფითი ელექტროდების ზომებია 5.25 ინჩი სიმაღლე, 3.38 ინჩი სიგანე და .0145 ინჩი სიღრმე. ცხრილის 1-ლ სტრიქონში დადებითი ელექტროდის ფუძე და ნეგატიური ელექტროდის ბაზა იქმნება ნიკელისგან (პოზიტიური ელექტროდის ფუძე წარმოიქმნება გაფართოებული ნიკელისგან, ხოლო უარყოფითი ელექტროდის ბაზა - ნიკელის ლითონის ბადედან). ამ შემთხვევაში, სპეციფიკური სიმძლავრე 50% GH-ზე (განმუხტვის სიღრმე) არის დაახლოებით 214 W/kg, ხოლო სპეციფიკური სიმძლავრე 80% GH არის დაახლოებით 176 W/kg. ცხრილი 1-ის მე-2 რიგში, დადებითი ელექტროდების საფუძველი იქმნება გაფართოებული ნიკელისგან, მაგრამ უარყოფითი ელექტროდების საფუძველი ახლა იქმნება სპილენძის ლითონის ბადისგან. ამ შემთხვევაში, სპეციფიკური სიმძლავრე 50% გჰ-ზე არის დაახლოებით 338 ვტ/კგ, ხოლო სპეციფიკური სიმძლავრე 80% გჰ-ზე არის დაახლოებით 270 ვტ/კგ. Ni-GM ბატარეის სპეციფიკური გამომავალი სიმძლავრე ასევე შეიძლება გაიზარდოს დადებითი და უარყოფითი ელექტროდების სიმაღლის, სიგანისა და სიღრმის რეგულირებით. ელექტროდების სიმაღლისა და სიგანეზე თანაფარდობა (ანუ სიმაღლე გაყოფილი სიგანეზე) აქ განისაზღვრება როგორც ელექტროდების "ასპექტის თანაფარდობა". დადებითი და უარყოფითი ელექტროდების ასპექტის თანაფარდობა შეიძლება დარეგულირდეს სიმძლავრის სიმკვრივის გასაზრდელად. უფრო მეტიც, ელექტროდები შეიძლება უფრო თხელი გახდეს, რათა თითოეულ ბატარეაში რამდენიმე ელექტროდის წყვილი შეიყვანონ, რითაც შემცირდეს დენის სიმკვრივე, რომელიც მიედინება თითოეულ ელექტროდში. მაგალითი 2

ცხრილი 2 გვიჩვენებს Ni-GM პრიზმული ბატარეის სიმძლავრის სიმკვრივეს ნიკელის ქაფის დადებითი ელექტროდის საყრდენისა და სპილენძის ლითონის ბადის უარყოფითი ელექტროდის საყრდენის გამოყენებით. გარდა ამისა, დადებითი და უარყოფითი ელექტროდების ასპექტის თანაფარდობა შეიცვალა მაგალით 1-თან შედარებით ბატარეის სპეციფიკური გამომავალი სიმძლავრის გაზრდის მიზნით. მაგალითში 2, დადებითი და უარყოფითი ელექტროდების ასპექტის თანაფარდობა (სიმაღლე გაყოფილი სიგანეზე) შეიცვალა ბატარეის სიმძლავრის სიმკვრივის გასაზრდელად. დადებითი ელექტროდების ზომა იყო დაახლოებით 3,1 ინჩი სიმაღლით 3,5 ინჩი სიგანით და უარყოფითი ელექტროდების ზომა იყო დაახლოებით 2,9 ინჩი სიმაღლით 3,3 ინჩი სიგანით. მაგალითი 2-ის დადებითი და უარყოფითი ელექტროდების ასპექტის თანაფარდობა არის დაახლოებით .89 და დაახლოებით .88, შესაბამისად. ამის საპირისპიროდ, მაგალითი 1-ის დადებითი და უარყოფითი ელექტროდების ასპექტის თანაფარდობა არის დაახლოებით 1,57 და დაახლოებით 1,55, შესაბამისად. მაგალითში 2 ასპექტის თანაფარდობა უფრო ახლოს არის "ერთთან", ვიდრე მაგალითში 1. მაგალითში 2, დადებითი და უარყოფითი ელექტროდები ასევე გათხელდა, რათა ბატარეაში რამდენიმე წყვილი ელექტროდი შეიყვანონ, რითაც შემცირდა დენის სიმკვრივე. თითოეული ელექტროდის მეშვეობით. მაგალით 2-ში დადებითი ელექტროდების სიღრმეა დაახლოებით 0,028 ინჩი, ხოლო უარყოფითი ელექტროდები დაახლოებით 0,013 ინჩი. Ni-GM ბატარეები, რომლებიც იყენებენ დადებით და უარყოფით ელექტროდებს, რომლებსაც აქვთ ასპექტის თანაფარდობა, როგორც მაგალითად 2, მაგრამ იყენებენ ნიკელს ორივე ელექტროდისთვის, დადებითი და უარყოფითი, აქვთ სიმძლავრის სიმჭიდროვე დაახლოებით 300 ვ/კგ 50% GH-ზე და დაახლოებით 225 ვტ/კგ. 80% გრ. მაგალითი 3

როგორც ზემოთ აღინიშნა, აქ წარმოდგენილი საყრდენი მასალები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ცილინდრული, ჯემის როლი, Ni-GM ბატარეების უარყოფითი და დადებითი ელექტროდებისთვის. კერძოდ, ცხრილში 3, C-უჯრედის ტიპის Ni-MH ბატარეის სპეციფიკური გამომავალი იზრდება, თუ სპილენძი გამოიყენება, როგორც ბაზის მასალა უარყოფითი ელექტროდისთვის. მე-3 ცხრილის თითოეული მწკრივი გვიჩვენებს სიმძლავრის სიმკვრივეს 20% GH და 80% GH. თითოეული რიგისთვის, დადებითი ელექტროდის საფუძველი შედგება ნიკელის ქაფისგან. 1 და 2 სტრიქონებში დენის შემგროვებელი ტყვია მიმაგრებულია უარყოფით ელექტროდზე. სტრიქონში 1, უარყოფითი ელექტროდის ბაზა დამზადებულია ფოროვანი ნიკელის ლითონისგან, ხოლო მე-2 ხაზზე, უარყოფითი ელექტროდის ბაზა დამზადებულია ფოროვანი სპილენძის ლითონისგან. ცხრილი 3 გვიჩვენებს, რომ სპილენძის გამოყენება, როგორც საბაზისო მასალა, ზრდის ბატარეის სიმძლავრის სიმკვრივეს. მე-3 და მე-4 სტრიქონებში მიმდინარე კოლექტორი შედუღებულია უარყოფით ელექტროდზე. მე-3 სტრიქონში, უარყოფითი ელექტროდის ბაზა დამზადებულია ფოროვანი ნიკელის ლითონისგან, ხოლო მე-4 სტრიქონში, უარყოფითი ელექტროდის ბაზა დამზადებულია ფოროვანი სპილენძის ლითონისგან. კიდევ ერთხელ, ცხრილი 3 აჩვენებს, რომ სპილენძის გამოყენება, როგორც საბაზისო მასალა, ზრდის ბატარეის სიმძლავრის სიმკვრივეს. მოკლედ, მე-3 ცხრილში წარმოდგენილი მონაცემები გვიჩვენებს, რომ C-უჯრედის ტიპის Ni-MH ბატარეისთვის, სპილენძის გამოყენება, როგორც საბაზისო მასალა უარყოფითი ელექტროდებისთვის, ზრდის ბატარეის გამომავალი სიმძლავრის სიმკვრივეს, მიუხედავად იმისა, არის თუ არა მიმაგრებული ელექტროდი. ელექტროდებზე ან პირდაპირ შედუღებამდე. მონაცემები ასევე აჩვენებს, რომ ზოგადად ბატარეის სპეციფიური სიმძლავრე იზრდება, თუ ელექტროდის მილები პირდაპირ შედუღებულია ელექტროდებზე, ვიდრე ელექტროდებზე მიმაგრებული. მე-3 ცხრილში წარმოდგენილი მონაცემები გრაფიკულად არის ნაჩვენები ნახ. 3. ნახაზი 3 გვიჩვენებს C-უჯრედოვანი Ni-MH ბატარეების სიმძლავრის სიმჭიდროვეს (ოთხი შემთხვევა ნაჩვენებია მაგალით 3-ში) გამონადენის სიღრმის ფუნქციის მიხედვით % (მონაცემები ნაჩვენები შეესაბამება 0%, 20%, 50% და 80% GR ქულა). მიუხედავად იმისა, რომ გამოგონება აღწერილია უპირატეს განსახიერებებთან და მისი განხორციელების რეჟიმებთან მიმართებაში, გასაგებია, რომ გამოგონება არ არის გამიზნული, რომ შემოიფარგლოს ამ სასურველი განსახიერებითა და მისი განხორციელების რეჟიმებით. პირიქით, გამოგონება მიზნად ისახავს მოიცავდეს ყველა ალტერნატივას, მოდიფიკაციას და ეკვივალენტს, რომელიც შეიძლება შეიცავდეს გამოგონების სულს და ფარგლებს, როგორც ეს განსაზღვრულია თანდართულ პრეტენზიებში.

ᲛᲝᲗᲮᲝᲕᲜᲐ

1. ტუტე ნიკელ-ლითონის ჰიდრიდის ბატარეა, რომელიც შეიცავს ტუტე ელექტროლიტს, მინიმუმ ერთი დადებითი ელექტროდი, რომელსაც აქვს ელექტროდის ტერმინალი, მინიმუმ ერთი უარყოფითი ელექტროდი, რომელსაც აქვს ელექტროდის ტერმინალი, უარყოფითი ელექტროდი შეიცავს ფოროვან ლითონის ბაზას, რომელიც შეიცავს სუფთა სპილენძს და წყალბადის შესანახ შენადნობას. , დაჭერით მითითებულ ბაზაში, ხოლო ელექტროდის ტყვია შედუღებულია მითითებული უარყოფითი ელექტროდის მითითებულ ბაზაზე, ხოლო მითითებული უარყოფითი ელექტროდი ლითონის ჰიდრიდთან ერთად სპილენძის ბაზის გამოყენებით, შესაბამისი pH და ძაბვის მნიშვნელობებზე, ავლენს იმუნიტეტს კოროზიის მიმართ. 2. ბატარეა 1-ლი პრეტენზიის მიხედვით, რომელშიც ფოროვანი ლითონის ბაზა არის ბადე, ფირფიტა ან დახატული ლითონი. 3. უარყოფითი ელექტროდი ტუტე ნიკელ-ლითონის ჰიდრიდის ბატარეაში გამოსაყენებლად, რომელიც შედგება სუფთა სპილენძის შემცველი ფოროვანი ლითონის საყრდენისგან, აღნიშნულ ბაზაზე დაჭერილ წყალბადის შესანახ შენადნობს და აღნიშნულ ბაზაზე შედუღებულ ელექტროდის ტერმინალს. 4. ელექტროდი მე-3 პრეტენზიის მიხედვით, რომელშიც ფოროვანი ლითონის ბაზა არის ბადე, ფირფიტა ან დახატული ლითონი. 5. ტუტე ნიკელ-ლითონის ჰიდრიდის ბატარეა, რომელიც შეიცავს ტუტე ელექტროლიტს, მინიმუმ ერთი დადებითი ელექტროდი, რომელსაც აქვს ელექტროდი და მინიმუმ ერთი უარყოფითი ელექტროდი, რომელსაც აქვს ელექტროდი, სადაც უარყოფითი ელექტროდი მოიცავს ფოროვან ლითონის ბაზას, რომელიც შეიცავს სპილენძის შენადნობას და აკუმულირებს. წყალბადის შენადნობი დაჭერილი აღნიშნულ ბაზაში, სადაც ელექტროდის ტყვია შედუღებულია აღნიშნული უარყოფითი ელექტროდის ხსენებულ ბაზაზე, აღნიშნული ლითონის ჰიდრიდის უარყოფითი ელექტროდი სპილენძის ფუძის გამოყენებით, შესაბამისი pH და ძაბვის დროს, იმუნურია კოროზიისგან. 6. ბატარეა 5-ე პრეტენზიის მიხედვით, სადაც ფოროვანი ლითონის საფუძველი არის ბადე, ფირფიტა ან დახატული ლითონი. 7. 5-ე პრეტენზიის ბატარეა, სადაც სპილენძის შენადნობი არის სპილენძ-ნიკელის შენადნობი. 8. უარყოფითი ელექტროდი ტუტე ნიკელ-ლითონის ჰიდრიდის ბატარეაში გამოსაყენებლად, რომელიც შედგება ფოროვანი ლითონის ფუძისგან, რომელიც შეიცავს სპილენძის შენადნობას, წყალბადის შესანახ შენადნობას დაჭერით აღნიშნულ ბაზაზე და ელექტროდის ტერმინალს, რომელიც შედუღებულია აღნიშნულ ბაზაზე. 9. ელექტროდი 8-ე პრეტენზიის მიხედვით, სადაც ფოროვანი ლითონის ბაზა არის ბადე, ფირფიტა ან დახატული ლითონი. 10. ელექტროდი 8 პრეტენზიის მიხედვით, სადაც სპილენძის შენადნობი არის სპილენძ-ნიკელის შენადნობი.

დავიწყოთ ინტერსტიციული ნაერთების შემადგენლობით. განვიხილოთ ეს საკითხი გარდამავალი ელემენტის ჰიდრიდების მაგალითის გამოყენებით. თუ ინტერსტიციული ფაზის ფორმირებისას წყალბადის ატომები ხვდება მხოლოდ ტეტრაედრულ სიცარიელეებში ლითონის გისოსებში, მაშინ ასეთ ნაერთში წყალბადის შემზღუდველი შემცველობა უნდა შეესაბამებოდეს ფორმულას MeH 2 (სადაც Me არის მეტალი, რომლის ატომები ქმნიან მჭიდრო შეფუთვას. ). ბოლოს და ბოლოს, გისოსებში ორჯერ მეტი ტეტრაჰედრული სიცარიელეა, ვიდრე ატომები, რომლებიც ქმნიან მკვრივ შეფუთვას. მეორეს მხრივ, თუ წყალბადის ატომები ხვდება მხოლოდ ოქტაედრულ სიცარიელეებში, მაშინ იგივე მოსაზრებებიდან გამომდინარეობს, რომ წყალბადის შემზღუდველი შემცველობა უნდა შეესაბამებოდეს ფორმულას MeH, - მკვრივ შეფუთვაში იმდენივე ოქტაედრული სიცარიელეა, რამდენი ატომია. შეადგინეთ ეს შეფუთვა.

ჩვეულებრივ, წყალბადით გარდამავალი ლითონების ნაერთების წარმოქმნისას ივსება რვაადაუნიანი ან ტეტრაედრული სიცარიელეები. საწყისი ნივთიერებების ბუნებიდან და პროცესის პირობებიდან გამომდინარე, შეიძლება მოხდეს სრული ან მხოლოდ ნაწილობრივი შევსება. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში ნაერთის შემადგენლობა გადაიხრება მთელი რიცხვის ფორმულიდან, იქნება განუსაზღვრელი, მაგალითად, MeH 1-x; MeH 2-x. მაშასადამე, კავშირების ჩადგმა მათი ბუნებით უნდა იყოს ცვლადი შემადგენლობის ნაერთები,ანუ მათ, ვისი შემადგენლობა, მათი მომზადებისა და შემდგომი დამუშავების პირობებიდან გამომდინარე, განსხვავდება საკმაოდ ფართო საზღვრებში.

განვიხილოთ ინტერსტიციული ფაზების რამდენიმე ტიპიური თვისება წყალბადის ნაერთების მაგალითის გამოყენებით. ამისათვის ჩვენ შევადარებთ ზოგიერთი გარდამავალი ელემენტის ჰიდრიდებს ტუტე ლითონის (ლითიუმის) ჰიდრიდს.

ლითიუმის წყალბადთან შერწყმისას წარმოიქმნება გარკვეული შემადგენლობის LiH ნივთიერება. ფიზიკური თვისებების თვალსაზრისით, მას არაფერი აქვს საერთო ორიგინალურ მეტალთან. ლითიუმი ატარებს ელექტრო დენს, აქვს მეტალის ბზინვარება, პლასტიურობა, ერთი სიტყვით, მეტალის თვისებების მთელი კომპლექსი. ლითიუმის ჰიდრიდს არ აქვს არც ერთი ეს თვისება. ეს არის უფერო მარილის მსგავსი ნივთიერება, საერთოდ არ ჰგავს ლითონს. სხვა ტუტე და ტუტე დედამიწის ლითონის ჰიდრიდების მსგავსად, ლითიუმის ჰიდრიდი არის ტიპიური იონური ნაერთი, სადაც ლითიუმის ატომს აქვს მნიშვნელოვანი დადებითი მუხტი, ხოლო წყალბადის ატომს აქვს იგივე უარყოფითი მუხტი. ლითიუმის სიმკვრივეა 0,53 გ / სმ 3, ხოლო ლითიუმის ჰიდრიდის სიმკვრივეა 0,82 გ / სმ 3 - ხდება სიმკვრივის შესამჩნევი ზრდა. (იგივე შეინიშნება სხვა ტუტე და მიწის ტუტე ლითონების ჰიდრიდების წარმოქმნაში).

პალადიუმი (ტიპიური გარდამავალი ელემენტი) წყალბადთან ურთიერთობისას სრულიად განსხვავებულ ტრანსფორმაციას განიცდის. არსებობს ცნობილი საჩვენებელი ექსპერიმენტი, რომლის დროსაც გაზგაუმტარი ლაქით ერთ მხარეს დაფარული პალადიუმის ფირფიტა იღუნება წყალბადით აფეთქებისას.

ეს იმიტომ ხდება, რომ მიღებული პალადიუმის ჰიდრიდის სიმკვრივე მცირდება. ასეთი ფენომენი შეიძლება მოხდეს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ლითონის ატომებს შორის მანძილი იზრდება. შემოტანილი წყალბადის ატომები მეტალის ატომებს „აბიძგებენ“, ცვლის კრისტალური მედის მახასიათებლებს.

ლითონების მოცულობის ზრდა წყალბადის შთანთქმის დროს ინტერსტიციული ფაზების წარმოქმნით იმდენად შესამჩნევია, რომ წყალბადით გაჯერებული ლითონის სიმკვრივე აღმოჩნდება საგრძნობლად დაბალი ვიდრე ორიგინალური ლითონის სიმკვრივე (იხ. ცხრილი 2).

მკაცრად რომ ვთქვათ, ლითონის ატომების მიერ წარმოქმნილი გისოსი, როგორც წესი, არ რჩება სრულიად უცვლელი ამ ლითონის მიერ წყალბადის შთანთქმის შემდეგ. რაც არ უნდა მცირე იყოს წყალბადის ატომი, ის მაინც ბადებს დამახინჯებებს გისოსებში. ამ შემთხვევაში, როგორც წესი, ხდება არა მხოლოდ ბადეში ატომებს შორის მანძილების პროპორციული ზრდა, არამედ გარკვეული ცვლილება მის სიმეტრიაში. ამიტომ, ხშირად ამბობენ, მხოლოდ სიმარტივისთვის, რომ წყალბადის ატომები სიცარიელეში შეჰყავთ მჭიდრო შეფუთვით - თავად ლითონის ატომების მკვრივი შეფუთვა ჯერ კიდევ ირღვევა წყალბადის ატომების შეყვანისას.

ცხრილი 2 ზოგიერთი გარდამავალი ლითონის სიმკვრივის ცვლილებები წყალბადთან ინტერსტიციული ფაზების ფორმირებისას.

ეს არ არის ერთადერთი განსხვავება ტიპიურ და გარდამავალ ლითონის ჰიდრიდებს შორის.

ინტერსტიციული ჰიდრიდების წარმოქმნის დროს შენარჩუნებულია ლითონების ისეთი ტიპიური თვისებები, როგორიცაა მეტალის ბზინვარება და ელექტრული გამტარობა. მართალია, ისინი შეიძლება ნაკლებად გამოხატული იყოს, ვიდრე ძირითად ლითონებში. ამრიგად, ინტერსტიციული ჰიდრიდები ბევრად უფრო ჰგავს დედა ლითონებს, ვიდრე ტუტე და ტუტე დედამიწის ლითონის ჰიდრიდები.

ისეთი თვისება, როგორიცაა დრეკადობა, იცვლება ბევრად უფრო მძაფრად - წყალბადით გაჯერებული ლითონები მყიფე ხდება, ხშირად ძნელია ორიგინალური ლითონების ფხვნილად გადაქცევა და ბევრად უფრო ადვილია ამის გაკეთება იმავე ლითონების ჰიდრიდებთან.

და ბოლოს, უნდა აღინიშნოს ინტერსტიციული ჰიდრიდების ძალიან მნიშვნელოვანი თვისება. როდესაც გარდამავალი ლითონები ურთიერთქმედებენ წყალბადთან, ლითონის ნიმუში არ ნადგურდება. გარდა ამისა, იგი ინარჩუნებს პირვანდელ ფორმას. იგივე ხდება საპირისპირო პროცესის დროს - ჰიდრიდების დაშლა (წყალბადის დაკარგვა).

შეიძლება გაჩნდეს ბუნებრივი კითხვა: შეიძლება თუ არა ინტერსტიციული ფაზების ფორმირების პროცესი ჩაითვალოს ქიმიურად ამ სიტყვის სრული გაგებით? ალბათ წყალხსნარების ფორმირება - პროცესი, რომელსაც გაცილებით მეტი "ქიმია" აქვს?

პასუხი არის ქიმიური თერმოდინამიკის გამოყენება.

ცნობილია, რომ მარტივი ნივთიერებებისგან ქიმიური ნაერთების წარმოქმნას (ისევე, როგორც სხვა ქიმიურ პროცესებს) ჩვეულებრივ თან ახლავს შესამჩნევი ენერგეტიკული ეფექტი. ყველაზე ხშირად, ეს ეფექტები ეგზოთერმულია და რაც უფრო მეტი ენერგია გამოიყოფა, მით უფრო ძლიერია შედეგად მიღებული კავშირი.

თერმული ეფექტი არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ნიშანი იმისა, რომ ხდება არა მხოლოდ ნივთიერებების შერევა, არამედ ქიმიური რეაქცია. ვინაიდან სისტემის შიდა ენერგია იცვლება, ამიტომ იქმნება ახალი ობლიგაციები.

ახლა ვნახოთ, რა ენერგეტიკულ ეფექტებს იწვევს ინტერსტიციული ჰიდრიდების წარმოქმნა. თურმე აქ გავრცელება საკმაოდ დიდია. პერიოდული სისტემის მეორადი ქვეჯგუფების III, IV და V ქვეჯგუფების ლითონებში ინტერსტიციული ჰიდრიდების წარმოქმნას თან ახლავს სითბოს მნიშვნელოვანი გამოყოფა, 30-50 კკალ/მოლი რიგის (როდესაც ლითიუმის ჰიდრიდი წარმოიქმნება მარტივი ნივთიერებებისგან. გამოიყოფა დაახლოებით 21 კკალ/მოლი). შეიძლება აღიაროთ, რომ ინტერსტიციული ჰიდრიდები, ყოველ შემთხვევაში, მითითებული ქვეჯგუფების ელემენტები, საკმაოდ "რეალური" ქიმიური ნაერთებია. ამასთან, უნდა აღინიშნოს, რომ თითოეული გარდამავალი მწკრივის მეორე ნახევარში მდებარე მრავალი ლითონისთვის (მაგალითად, რკინის, ნიკელის, სპილენძისთვის), ინტერსტიციული ჰიდრიდების წარმოქმნის ენერგეტიკული ეფექტი მცირეა. მაგალითად, ჰიდრიდისთვის FeH 2-ის სავარაუდო შემადგენლობით, თერმული ეფექტი არის მხოლოდ 0,2 კკალ/მოლ. .

ასეთი ჰიდრიდების DN arr-ის მცირე მნიშვნელობა კარნახობს მათი მომზადების მეთოდებს - არა ლითონის უშუალო ურთიერთქმედებას წყალბადთან, არამედ არაპირდაპირი გზით.

მოდით შევხედოთ რამდენიმე მაგალითს.

ნიკელის ჰიდრიდი, რომლის შემადგენლობა ახლოსაა NiH 2-თან, შეიძლება მიღებულ იქნას ნიკელის ქლორიდის ეთერულ ხსნარზე ფენილმაგნიუმის ბრომიდთან H 2 ნაკადში მოქმედებით:

ამ რეაქციის შედეგად მიღებული ნიკელის ჰიდრიდი არის შავი ფხვნილი, რომელიც ადვილად გამოყოფს წყალბადს (რომელიც ზოგადად დამახასიათებელია ინტერსტიციული ჰიდრიდებისთვის) და ანთებს ჟანგბადის ატმოსფეროში ოდნავ გაცხელებისას.

ანალოგიურად, ნიკელის ჰიდრიდები მეზობლები არიან პერიოდული სისტემა- კობალტი და რკინა.

გარდამავალი ჰიდრიდების მიღების კიდევ ერთი მეთოდი ემყარება ლითიუმის ალანატის LiAlH გამოყენებას, როდესაც შესაბამისი ლითონის ქლორიდი რეაგირებს LiAlH 4-თან ეთერის ხსნარში, წარმოიქმნება ამ ლითონის ალანატი:

MeCl 2 + LiAlH 4 > მე (AlH 4 ) 2 + LiCl(5)

მრავალი ლითონისთვის, ალანატები არის მყიფე ნაერთები, რომლებიც იშლება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

მე (AlH 4 ) 2 >MeH 2 + Al + H 2 (6)

მაგრამ მეორადი ქვეჯგუფების ზოგიერთი ლითონისთვის განსხვავებული პროცესი ხდება:

მე (AlH 4 ) 2 >MeH 2 +AlH 3 (7)

ამ შემთხვევაში წყალბადისა და ალუმინის ნარევის ნაცვლად წარმოიქმნება ალუმინის ჰიდრიდი, რომელიც ეთერში ხსნადია. რეაქციის პროდუქტის ეთერით გარეცხვით, ნარჩენად შეიძლება მიღებულ იქნას სუფთა გარდამავალი ლითონის ჰიდრიდი. ამ გზით, მაგალითად, მიიღეს თუთიის, კადმიუმის და ვერცხლისწყლის დაბალი სტაბილური ჰიდრიდები.

შეიძლება დავასკვნათ, რომ მეორადი ქვეჯგუფების ელემენტების ჰიდრიდების მომზადება ეფუძნება არაორგანული სინთეზის ტიპურ მეთოდებს: გაცვლის რეაქციები, მყიფე ნაერთების თერმული დაშლა გარკვეულ პირობებში და ა.შ. ეს მეთოდები გამოიყენებოდა თითქმის ყველა გარდამავალი ელემენტის ჰიდრიდების მისაღებად. თუნდაც ძალიან მყიფე. მიღებული ჰიდრიდების შემადგენლობა ჩვეულებრივ ახლოსაა სტოქიომეტრულთან: FeH 2 , CoH 2 , NiH 2 ZnH 2 , CdH 2 , HgH 2 . როგორც ჩანს, სტოიქიომეტრიის მიღწევას ხელს უწყობს დაბალი ტემპერატურა, რომელზედაც ტარდება ეს რეაქციები.

ახლა გავაანალიზოთ რეაქციის პირობების გავლენა წარმოქმნილი ინტერსტიციული ჰიდრიდების შემადგენლობაზე. ეს პირდაპირ გამომდინარეობს ლე შატელიეს პრინციპიდან. რაც უფრო მაღალია წყალბადის წნევა და რაც უფრო დაბალია ტემპერატურა, მით უფრო უახლოვდება ლითონის წყალბადით გაჯერების ზღვრულ მნიშვნელობას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თითოეული სპეციფიკური ტემპერატურა და თითოეული წნევა შეესაბამება ლითონის წყალბადით გაჯერების გარკვეულ ხარისხს. და პირიქით, თითოეული ტემპერატურა შეესაბამება წყალბადის გარკვეულ წონასწორულ წნევას ლითონის ზედაპირზე.

ეს იწვევს გარდამავალი ელემენტის ჰიდრიდების ერთ-ერთ შესაძლო გამოყენებას. ვთქვათ, რომელიმე სისტემაში აუცილებელია წყალბადის მკაცრად განსაზღვრული წნევის შექმნა. ასეთ სისტემაში წყალბადით გაჯერებული ლითონია მოთავსებული (ექსპერიმენტებში ტიტანი იყო გამოყენებული). გარკვეულ ტემპერატურაზე გაცხელებით შესაძლებელია სისტემაში წყალბადის აირის საჭირო წნევის შექმნა.

ნაერთების ნებისმიერი კლასი საინტერესოა მისი ქიმიური ბუნებით, ნაწილაკების შემადგენლობითა და სტრუქტურით, რომელთაგან შედგება და ამ ნაწილაკებს შორის კავშირის ბუნებით. ქიმიკოსები ამას უთმობენ თავიანთ თეორიულ და ექსპერიმენტულ მუშაობას. ისინი არ არიან გამონაკლისი განხორციელების ფაზაში.

ჯერ არ არსებობს საბოლოო თვალსაზრისი ინტერსტიციული ჰიდრიდების ბუნებაზე. ხშირად განსხვავებული, ზოგჯერ საპირისპირო თვალსაზრისი წარმატებით ხსნის ერთსა და იმავე ფაქტებს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჯერჯერობით არ არსებობს ერთიანი თეორიული შეხედულებები ინტერსტიციული ნაერთების აგებულებისა და თვისებების შესახებ.

განვიხილოთ რამდენიმე ექსპერიმენტული ფაქტი.

პალადიუმის მიერ წყალბადის შეწოვის პროცესი ყველაზე დეტალურად არის შესწავლილი. ეს გარდამავალი ლითონი ხასიათდება იმით, რომ მუდმივ ტემპერატურაზე მასში გახსნილი წყალბადის კონცენტრაცია პროპორციულია წყალბადის გარეგანი წნევის კვადრატული ფესვისა.

ნებისმიერ ტემპერატურაზე წყალბადი გარკვეულწილად იშლება თავისუფალ ატომებად, ამიტომ არის წონასწორობა:

ამ წონასწორობის მუდმივია:

სადაც რ ჰ -- ატომური წყალბადის წნევა (კონცენტრაცია).

აქედან (11)

ჩანს, რომ ატომური წყალბადის კონცენტრაცია აირის ფაზაში პროპორციულია მოლეკულური წყალბადის წნევის (კონცენტრაციის) კვადრატული ფესვისა. მაგრამ წყალბადის კონცენტრაცია პალადიუმში ასევე პროპორციულია იმავე მნიშვნელობისა.

აქედან შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ პალადიუმი ხსნის წყალბადს ცალკეული ატომების სახით.

მაშ, რა არის ბმის ბუნება პალადიუმის ჰიდრიდში? ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად არაერთი ექსპერიმენტი ჩატარდა.

აღმოჩნდა, რომ როდესაც ელექტრული დენი წყალბადით გაჯერებულ პალადიუმში გადის, არამეტალის ატომები კათოდისკენ მოძრაობენ. უნდა ვივარაუდოთ, რომ მეტალის გისოსებში ნაპოვნი წყალბადი მთლიანად ან ნაწილობრივ იშლება პროტონებად (ანუ H + იონებად) და ელექტრონებად.

მონაცემები პალადიუმის ჰიდრიდის ელექტრონული სტრუქტურის შესახებ მიღებული იქნა მაგნიტური თვისებების შესწავლით. შესწავლილი იქნა ჰიდრიდის მაგნიტური თვისებების ცვლილება სტრუქტურაში შემავალი წყალბადის რაოდენობის მიხედვით. ნივთიერების მაგნიტური თვისებების შესწავლის საფუძველზე შესაძლებელია დადგინდეს რამდენ დაუწყვილებელ ელექტრონს შეიცავს ამ ნივთიერების შემადგენელი ნაწილაკები. საშუალოდ, პალადიუმის ატომზე დაახლოებით 0,55 დაუწყვილებელი ელექტრონია. როდესაც პალადიუმი გაჯერებულია წყალბადით, დაუწყვილებელი ელექტრონების რაოდენობა მცირდება. და PdH 0.55 შემადგენლობით ნივთიერებაში, დაუწყვილებელი ელექტრონები პრაქტიკულად არ არსებობს.

ამ მონაცემებზე დაყრდნობით შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ პალადიუმის დაუწყვილებელი ელექტრონები ქმნიან წყვილებს წყალბადის ატომების დაუწყვილებელ ელექტრონებთან.

თუმცა, ინტერსტიციული ჰიდრიდების (კერძოდ, ელექტრული და მაგნიტური) თვისებები ასევე შეიძლება აიხსნას საპირისპირო ჰიპოთეზის საფუძველზე. შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ინტერსტიციული ჰიდრიდები შეიცავს H - იონებს, რომლებიც წარმოიქმნება წყალბადის ატომების მიერ ლითონის გისოსებში არსებული ნახევრად თავისუფალი ელექტრონების ნაწილის დაჭერის გამო. ამ შემთხვევაში, ლითონისგან მიღებული ელექტრონები ასევე წარმოქმნიან წყვილებს წყალბადის ატომებზე არსებულ ელექტრონებთან. ეს მიდგომა ასევე ხსნის მაგნიტური გაზომვების შედეგებს.

შესაძლებელია, რომ ორივე ტიპის იონი თანაარსებობდეს ინტერსტიციულ ჰიდრიდებში. ლითონის ელექტრონები და წყალბადის ელექტრონები ქმნიან წყვილებს და, შესაბამისად, ხდება კოვალენტური ბმა. ეს ელექტრონული წყვილი შეიძლება გადაინაცვლოს ამა თუ იმ ხარისხით ერთ-ერთ ატომზე - ლითონზე ან წყალბადზე.

ელექტრონული წყვილი უფრო ძლიერად არის მიკერძოებული ლითონის ატომის მიმართ იმ ლითონების ჰიდრიდებში, რომლებიც ნაკლებად აძლევენ ელექტრონებს, როგორიცაა პალადიუმი ან ნიკელის ჰიდრიდები. მაგრამ სკანდიუმის და ურანის ჰიდრიდებში, როგორც ჩანს, ელექტრონული წყვილი ძლიერად არის გადაადგილებული წყალბადისკენ. ამრიგად, ლანთანიდების და აქტინიდების ჰიდრიდები მრავალი თვალსაზრისით მსგავსია ტუტე მიწის ლითონების ჰიდრიდებთან. სხვათა შორის, ლანთანუმის ჰიდრიდი აღწევს LaH 3 შემადგენლობას. ტიპიური ინტერსტიციული ჰიდრიდებისთვის, წყალბადის შემცველობა, როგორც ახლა ვიცით, არ არის უფრო მაღალი ვიდრე MeH ან MeH 2 ფორმულების შესაბამისი.

კიდევ ერთი ექსპერიმენტული ფაქტი გვიჩვენებს ინტერსტიციულ ჰიდრიდებში ბმის ბუნების განსაზღვრის სირთულეს.

თუ წყალბადი ამოღებულია პალადიუმის ჰიდრიდიდან დაბალ ტემპერატურაზე, მაშინ შესაძლებელია შეინარჩუნოს დამახინჯებული („გაფართოებული“) ბადე, რომელიც წყალბადით გაჯერებულ პალადიუმში იყო ნაპოვნი. ასეთი პალადიუმის მაგნიტური თვისებები (გაითვალისწინეთ ეს), ელექტრული გამტარობა და სიმტკიცე, ზოგადად, იგივეა, რაც ჰიდრიდის.

აქედან გამომდინარეობს, რომ ინტერსტიციული ჰიდრიდების ფორმირებისას თვისებების ცვლილება გამოწვეულია არა მხოლოდ მათში წყალბადის არსებობით, არამედ უბრალოდ ბადეში ატომთაშორისი მანძილების ცვლილებით.

უნდა ვაღიაროთ, რომ ინტერსტიციული ჰიდრიდების ბუნების საკითხი ძალიან რთულია და შორს არის საბოლოო გადაწყვეტილებისგან.

კაცობრიობა ყოველთვის განთქმული იყო იმით, რომ, თუნდაც რაიმე ფენომენის ყველა ასპექტის სრულად ცოდნის გარეშე, მას შეეძლო ამ ფენომენების პრაქტიკულად გამოყენება. ეს სრულად ეხება ინტერსტიციულ ჰიდრიდებს.

ინტერსტიციული ჰიდრიდების წარმოქმნა ზოგ შემთხვევაში მიზანმიმართულად გამოიყენება პრაქტიკაში, ზოგ შემთხვევაში, პირიქით, ცდილობენ თავიდან აიცილონ იგი.

ინტერსტიციული ჰიდრიდები შედარებით ადვილად გამოყოფენ წყალბადს გაცხელებისას და ზოგჯერ დაბალ ტემპერატურაზე. სად შეიძლება ამ ქონების გამოყენება? რა თქმა უნდა რედოქს პროცესებში. უფრო მეტიც, ინტერსტიციული ჰიდრიდების მიერ გამოყოფილი წყალბადი პროცესის გარკვეულ ეტაპზე ატომურ მდგომარეობაშია. ეს ალბათ დაკავშირებულია ინტერსტიციული ჰიდრიდების ქიმიურ აქტივობასთან.

ცნობილია, რომ VIII ჯგუფის ლითონები (რკინა, ნიკელი, პლატინი) კარგი კატალიზატორია რეაქციებისთვის, რომლებშიც წყალბადს უმატებენ ზოგიერთ ნივთიერებას. შესაძლოა, მათი კატალიზური როლი დაკავშირებულია არასტაბილური ინტერსტიციული ჰიდრიდების შუალედურ წარმოქმნასთან. შემდგომი დისოციაციით, ჰიდრიდები რეაქციის სისტემას ატომური წყალბადის გარკვეულ რაოდენობას აწვდიან.

მაგალითად, წვრილად დაშლილი პლატინა (ე.წ. პლატინის შავი) კატალიზებს წყალბადის დაჟანგვას ჟანგბადით - მისი თანდასწრებით, ეს რეაქცია შესამჩნევი სიჩქარით მიმდინარეობს ოთახის ტემპერატურაზეც კი. პლატინის შავი ფერის ეს თვისება გამოიყენება საწვავის უჯრედებში - მოწყობილობებში, სადაც ქიმიური რეაქციები გამოიყენება უშუალოდ ელექტრო ენერგიის წარმოებისთვის, სითბოს წარმოების გვერდის ავლით (წვის ეტაპი). ეგრეთ წოდებული წყალბადის ელექტროდი, მნიშვნელოვანი ინსტრუმენტი ხსნარების ელექტროქიმიური თვისებების შესასწავლად, ეფუძნება წვრილად გაფანტული პლატინის იგივე თვისებას.

ინტერსტიციული ჰიდრიდების ფორმირება გამოიყენება უაღრესად სუფთა ლითონის ფხვნილების მისაღებად. ლითონური ურანი და სხვა აქტინიდები, ისევე როგორც ძალიან სუფთა ტიტანი და ვანადიუმი, არის დრეკადი და, შესაბამისად, პრაქტიკულად შეუძლებელია მათგან ფხვნილების მომზადება ლითონის დაფქვით. ლითონის პლასტიურობის ჩამორთმევის მიზნით, იგი გაჯერებულია წყალბადით (ამ ოპერაციას ლითონის "მტვრევადობა" ეწოდება). მიღებული ჰიდრიდი ადვილად ტრიტურდება ფხვნილად. ზოგიერთი ლითონი წყალბადით გაჯერებისას თავად გადადის ფხვნილ მდგომარეობაში (ურანი). შემდეგ ვაკუუმში გაცხელებისას წყალბადი ამოღებულია და სუფთა ლითონის ფხვნილი რჩება.

ზოგიერთი ჰიდრიდის (UH 3, TiH 2) თერმული დაშლა შეიძლება გამოყენებულ იქნას სუფთა წყალბადის წარმოებისთვის.

ტიტანის ჰიდრიდის გამოყენების ყველაზე საინტერესო სფეროები. იგი გამოიყენება ქაფიანი ლითონების წარმოებისთვის (მაგალითად, ალუმინის ქაფი). ამისათვის ჰიდრიდი შეჰყავთ გამდნარ ალუმინში. მაღალ ტემპერატურაზე ის იშლება და წარმოქმნილი წყალბადის ბუშტები თხევად ალუმინს ქაფდება.

ტიტანის ჰიდრიდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც შემცირების აგენტი ზოგიერთი ლითონის ოქსიდისთვის. მას შეუძლია შეაერთოს ლითონის ნაწილების შეერთება და ნივთიერება, რომელიც აჩქარებს ლითონის ნაწილაკების შედუღების პროცესს ფხვნილის მეტალურგიაში. ბოლო ორი შემთხვევა ასევე იყენებს ჰიდრიდის შემცირების თვისებებს. ოქსიდების ფენა ჩვეულებრივ წარმოიქმნება ლითონის ნაწილაკებისა და ლითონის ნაწილების ზედაპირზე. ეს ხელს უშლის მიმდებარე ლითონის მონაკვეთების გადაბმას. ტიტანის ჰიდრიდი, როდესაც თბება, ამცირებს ამ ოქსიდებს, რითაც ასუფთავებს ლითონის ზედაპირს.

ტიტანის ჰიდრიდი გამოიყენება სპეციალური შენადნობების წარმოებისთვის. თუ იგი იშლება სპილენძის პროდუქტის ზედაპირზე, იქმნება სპილენძ-ტიტანის შენადნობის თხელი ფენა. ეს ფენა ანიჭებს პროდუქტის ზედაპირს განსაკუთრებულს მექანიკური საკუთრება. ამრიგად, შესაძლებელია რამდენიმე გაერთიანება მნიშვნელოვანი თვისებები(ელექტროგამტარობა, სიმტკიცე, სიხისტე, აბრაზიას წინააღმდეგობა და ა.შ.).

და ბოლოს, ტიტანის ჰიდრიდი არის ძალიან ეფექტური დაცვა ნეიტრონების, გამა სხივებისა და სხვა მძიმე გამოსხივებისგან.

ზოგჯერ, პირიქით, ადამიანს უწევს ბრძოლა ინტერსტიციული ჰიდრიდების წარმოქმნასთან. მეტალურგიაში, ქიმიურ, ნავთობსა და სხვა მრეწველობაში წყალბადი ან მისი ნაერთები წნევის ქვეშ და მაღალ ტემპერატურაზეა. ასეთ პირობებში წყალბადს შეუძლია შესამჩნევად გავრცელდეს გაცხელებული ლითონის მეშვეობით, უბრალოდ "დატოვოს" აღჭურვილობა. გარდა ამისა (და ეს არის ალბათ ყველაზე მნიშვნელოვანი!), ინტერსტიციული ჰიდრიდების წარმოქმნის გამო, ლითონის აღჭურვილობის სიძლიერე შეიძლება მნიშვნელოვნად შემცირდეს. და ეს უკვე სერიოზული საფრთხის შემცველია მაღალი წნევით მუშაობისას.