ISSN 1608-4039 (Print)
ISSN 1680-9505 (Online)

Для цитирования:

Губанова Т. В., Гаркушин И. К., Михалкина О. В. Поиск низкоплавких электролитов функционального назначения в четырехкомпонентной взаимной системе Na⁺, Rb⁺, Cs⁺ || F⁻, NO₃⁻ // Электрохимическая энергетика. 2023. Т. 23, вып. 4. С. 167-187. DOI: 10.18500/1608-4039-2023-23-4-167-187, EDN: TRXIMW

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 42)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Первичные элементы
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
544.015.3+544.018.4
DOI: 
10.18500/1608-4039-2023-23-4-167-187
EDN: 
TRXIMW

Поиск низкоплавких электролитов функционального назначения в четырехкомпонентной взаимной системе Na⁺, Rb⁺, Cs⁺ || F⁻, NO₃⁻

Авторы: 
Губанова Татьяна Валерьевна, Самарский государственный технический университет
Гаркушин Иван Кириллович, Самарский государственный технический университет
Михалкина Ольга Валерьевн, Самарский государственный технический университет
Аннотация: 

Впервые проведено разбиение на стабильные элементы четырехкомпонентной взаимной системы Na+, Rb+, Cs+ || F−, NO3−; построено древо фаз, подтвержденное экспериментальными данными дифференциального термического анализа. Изучено химическое взаимодействие в неизученном элементе огранения – трехкомпонентной взаимной системе Na+, Cs+ || F−, NO3− и в четырехкомпонентной взаимной системе. Экспериментально изучены фазовые равновесия в трехкомпонентной взаимной системе Na+, Cs+ || F−, NO3− и стабильном тетраэдре NaF-NaNO3-RbNO3-CsNO3 четырехкомпонентной взаимной системы Na+, Rb+, Cs+ || F−, NO3−. В работе использован расчетно-графический способ прогнозирования температуры плавления в стабильных элементах четырехкомпонентной взаимной системы Na+, Rb+, Cs+ || F−, NO3− путем описания нижних и верхних границ свойств по данным одно-, двух- и трехкомпонентных систем. Выявленные составы эвтектических сплавов можно использовать в качестве низкоплавких электролитов для химических источников тока, теплоаккумулирующих материалов, теплоносителей, расплавов-растворителей неорганических веществ и в качестве справочного материала.

Ключевые слова: 
фазовые диаграммы
ионные солевые расплавы
трехкомпонентная взаимная система
нонвариантное равновесие
эвтектический состав
дифференциальный термический анализ
Список источников: 
  1. Искандаров К. И. Физико-химический анализ взаимодействия многокомпонентных систем из галогенидов и нитратов некоторых металлов в расплавах : автореф. дис. … канд. хим. наук. Ташкент, 1990. 26 c.
  2. Химические источники тока : справочник / под ред. Н. В. Коровина, А. М. Скундина. М. : Изд-во МЭИ, 2003. 740 с.
  3. Расулов А. И. Фазовые равновесия, плотность и электропроводность в системе LiCl-NaCl-KCl-SrCl2-Sr(NO3)2: автореф. дис. … канд. хим. наук. Махачкала, 2008. 22 с.
  4. Гаркушин И. К., Дворянова Е. М., Губанова Т. В., Сухаренко М. А. Функциональные материалы : учеб. пособие : в 2 ч. Самара : Самар. гос. техн. ун-т, 2015. Ч. 1. 387 с.
  5. Делимарский Ю. К., Барчук Л. П. Прикладная химия ионных расплавов. Киев : Наукова думка, 1988. 116 с.
  6. Гаркушин И. К., Губанова Т. В., Фролов Е. И., Гаркушин А. И., Баталов Н. Н. Электролиты для химических источников тока: формирование и исследование систем, составы и свойства // Электрохимическая энергетика. 2015. Т. 15, № 4. С. 180–195. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2015-15-4-180-195
  7. Yaxuan Xionga, Zhenyu Wanga, Peng Xu, Chen Hongbing, Yuting Wu. Experimental investigation into the thermos-physical properties by dispersing nanoparticles to the nitrates // Energy Procedia. 2019. Vol. 158. P. 5551–5556. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2019.01.588
  8. Qing-Guo Zhaoa, Chun-Xu Hu, Su-Jie Liu, Hang Guob. The thermal conductivity of molten NaNO3, KNO3 and their mixtures // Energy Procedia. 2017. Vol. 143. P. 774–779. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.12.761
  9. Peng Xu, Xiaoyu Guo, Yaxuan Xiong, Yuting Wu, Chongfang Ma. The effect of added magnesium nitrate on the thermophysical property of sodium nitrate // Energy Procedia. 2019. Vol. 158. P. 547–552. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2019.01.150
  10. Gimeneza P., Fereresa S. Effect of heating rates and composition on the thermal decomposition of nitrate based molten salts // Energy Procedia. 2015. Vol. 69. P. 654–662. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.03.075
  11. Ortega-Fernández I., Grosu Y., Ociob A., Ariasb P. L., Rodríguez-Aseguinolazaa J., Faik A. New insights into the corrosion mechanism between molten nitrate salts and ceramic materials for packed bed thermocline systems: A case study for steel slag and Solar salt // Solar Energy. 2018. Vol. 173. P. 152–159. https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.07.040
  12. Federsel K., Wortmann J., Ladenberger M. High-temperature and Corrosion Behavior of Nitrate Nitrite Molten Salt Mixtures Regarding their Application in Concentrating Solar Power Plants // Energy Procedia. 2015. Vol. 69. P. 618–625. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.03.071
  13. Пат. 2489777 РФ, МПК6 Н01М 6 / 20. Расплавляемый электролит для химического источника тока / Гаркушин И. К., Мальцева А. В., Губанова Т. В., Мощенский Ю. В. № 2012101734/07 ; Заявл. 18.01.2012 ; Опубл. 10.08.2013, Бюл. № 22.
  14. Пат. 2489776 РФ, МПК6 Н01М 6/20. Электролит для химического источника тока / Гаркушин И. К., Мальцева А. В., Губанова Т. В., Колядо А. В. № 201150158/07 ; Заявл. 09.12.2011 ; Опубл. 10.08.2013, Бюл. № 22.
  15. Huiqin Yin, Shuang Wu, Xueliang Wang, Long Yan, Wenguan Liu. Thermodynamic description for the NaF-KF-RbF-ZnF2 system // Journal of Fluorine Chemistry. 2019. Vol. 217. P. 90–96. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2018.09.008
  16. Holcomb D. E., Cetiner S. M. An Overview of Liquid-Fluoride-Salt Heat Transport Systems // Oak Ridge National Laboratory. September 2010. Publ. Oak Ridge, Tennessee, UT-BATTELLE, LLC. 87 p.
  17. Термические константы веществ : справочник / под ред. В. П. Глушко. М. : ВИНИТИ, 1981. Вып. 10, ч. 1. 254 с.
  18. Термические константы веществ : справочник / под ред. В. П. Глушко. М. : ВИНИТИ, 1981. Вып. 10, ч. 2. 444 с.
  19. Диаграммы плавкости солевых систем: справочник : в 2 ч. / под ред. В. И. Посыпайко, Е. А. Алексеевой, Н. А. Васиной. М. : Металлургия, 1977. Ч. 2. 304 с.
  20. Диаграммы плавкости солевых систем: справочник : в 2 ч. / под ред. В. И. Посыпайко, Е. А. Алексеевой, Н. А. Васиной. М. : Металлургия, 1977. Ч. 1. 416 с.
  21. Гаркушин И. К., Губанова Т. В., Мальцева А. В. Физико-химическое взаимодействие в системах из галогенидов и нитратов s-элементов. Самара : Самар. гос. техн. ун-т, 2016. 108 с.
  22. Диаграммы плавкости солевых систем : справочник : в 6 ч. / под ред. В. И. Посыпайко, Е. А. Алексеевой. М. : Химия, 1977. Ч. 5. 392 с.
  23. Диогенов Г. Г., Кириллова В. Ф. Система Na, Rb || F, NO3. Деп. в ВИНИТИ, № 757 хп-85 деп. М., 1985. 155 с.
  24. Диогенов Г. Г., Кириллова В. Ф. Системы K, Rb || F, NO3 и Rb, Cs || F, NO3 // Журн. неорг. химии. 1961. Т. 28, вып. 9. С. 2384–2388.
  25. Гаркушин И. К., Фролов Е. И., Губанова Т. В. Поиск оптимальных солевых составов электролитов для химических источников тока и теплоаккумулирующих материалов по двум параметрам // Электрохимическая энергетика. 2011. Т. 11, № 2. С. 93–102.
  26. Сорокина Е. И., Гаркушин И. К., Губанова Т. В. Поиск солевых составов электролитов для химических источников тока и теплоаккумулирующих материалов на основе пятикомпонентной взаимной системы Li, K ||  F, Cl, VO3, MoO4 // Электрохимическая энергетика. 2012. Т. 12, № 3. С. 129–138.
  27. Гаркушин И. К., Губанова Т. В., Фролов Е. И., Дворянова Е. М., Истомова М. А., Гаркушин А. И. Функциональные материалы на основе многокомпонентных солевых систем // Журн. неорг. химии. 2015. Т. 60, № 3. С. 374–391. https://doi.org/10.7868/S0044457X14120095
  28. Уэндландт У. Термические методы анализа / пер. с англ. под ред. В. А. Степанова, В. А. Берштейна. М. : Мир, 1978. 526 с.
  29. Wagner M. Thermal Analysis in Practice: Fundamental Aspects. Hanser Publications, 2018. 349 p.
  30. Михалкина О. В., Губанова Т.В. Поиск низкоплавких составов в тройной взаимной системе из фторидов и нитратов натрия и цезия // XXI Всерос. конф. молодых ученых-химиков (с междунар. участием) : тез. докл. Нижний Новгород : Изд-во ННГУ им. Н. И. Лобачевского, 2018. C. 418.
  31. Бергман А. Г., Бухалова Г. А. Термодинамические взаимоотношения в тройных взаимных системах с комплексообразованием // Изв. сектора физ.-хим. анализа. 1952. Т. 21. С. 228–249.
  32. Краева А. Г., Давыдова Л. С., Первикова В. Н., Посыпайко В. И., Алексеева В. А. Метод разбиения (триангуляции) диаграмм состава многокомпонентных взаимных систем с комплексными соединениями с применением теории графов и ЭВМ // Докл. АН СССР. Сер. хим. 1972. Т. 202, № 4. С. 850–853.
  33. Оре О. Теория графов. М. : Наука, 1980. 336 с.
  34. Трунин А. С. Комплексная методология исследования многокомпонентных систем. Самара : Самар. гос. техн. ун-т ; СамВен, 1997. 308 с.
  35. Гаркушин И. К., Мощенский Ю. В., Фролов Е. И., Егунов В. П. Термический анализ и калориметрия. Самара : Самар. гос. техн. ун-т, 2013. 457 с.
Поступила в редакцию: 
14.08.2023
Принята к публикации: 
04.12.2023
Опубликована: 
25.12.2023