RU2721009C2 - Способы улучшения коэффициента загрузки газообразного водорода - Google Patents

Способы улучшения коэффициента загрузки газообразного водорода Download PDF

Info

Publication number
RU2721009C2
RU2721009C2 RU2018126505A RU2018126505A RU2721009C2 RU 2721009 C2 RU2721009 C2 RU 2721009C2 RU 2018126505 A RU2018126505 A RU 2018126505A RU 2018126505 A RU2018126505 A RU 2018126505A RU 2721009 C2 RU2721009 C2 RU 2721009C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transition metal
film
hydrogen
desorption
metal
Prior art date
Application number
RU2018126505A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018126505A (ru
RU2018126505A3 (ru
Inventor
Даррен Р. БУРГЕСС
Майкл Раймонд ГРИНВАЛД
Брент У. БАРБИ
Original Assignee
Их Ип Холдингз Лимитед
Даррен Р. БУРГЕСС
Майкл Раймонд ГРИНВАЛД
Брент У. БАРБИ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Их Ип Холдингз Лимитед, Даррен Р. БУРГЕСС, Майкл Раймонд ГРИНВАЛД, Брент У. БАРБИ filed Critical Их Ип Холдингз Лимитед
Publication of RU2018126505A publication Critical patent/RU2018126505A/ru
Publication of RU2018126505A3 publication Critical patent/RU2018126505A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2721009C2 publication Critical patent/RU2721009C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0026—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof of one single metal or a rare earth metal; Treatment thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0225—Compounds of Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3202—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
    • B01J20/3204—Inorganic carriers, supports or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3214—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the method for obtaining this coating or impregnating
    • B01J20/3225—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the method for obtaining this coating or impregnating involving a post-treatment of the coated or impregnated product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3234—Inorganic material layers
    • B01J20/3236—Inorganic material layers containing metal, other than zeolites, e.g. oxides, hydroxides, sulphides or salts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/018—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of a noble metal or a noble metal alloy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/08—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents with metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/06—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with metals
    • C03C17/09—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with metals by deposition from the vapour phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
    • C23C14/165—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon by cathodic sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
    • C23C14/185—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates by cathodic sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5806—Thermal treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B23/025—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B23/08—Epitaxial-layer growth by condensing ionised vapours
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/02—Heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/25—Metals
    • C03C2217/251—Al, Cu, Mg or noble metals
    • C03C2217/254—Noble metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/10—Deposition methods
    • C03C2218/15—Deposition methods from the vapour phase
    • C03C2218/154—Deposition methods from the vapour phase by sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/32—After-treatment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Раскрыты способы и устройство для улучшения коэффициента загрузки газообразного водорода в переходный металл. Блокирование участков десорбции на поверхности структуры металла увеличивает парциальное давление водорода/дейтерия, когда процессы абсорбции и десорбции достигают равновесия. Чем выше число участков десорбции, которые являются блокированными, тем более высокого равновесного давления можно достичь для достижения более высокого коэффициента загрузки водорода. Кроме того, поскольку десорбция водорода происходит по границе между зернами, снижение протяженности границ между зернами способствует уменьшению степени десорбции водорода. Также раскрыты способы и устройство для увеличения размеров зерен для снижения протяженности границ между зернами. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Заявление об установлении приоритета
[001] Для настоящей заявки испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США №62/281,392, озаглавленной "Способы улучшения загрузки газообразного водорода (дейтерия) в переходные металлы" и поданной 21 января 2016 г., и предварительной заявке на патент США №62/344,009, озаглавленной "Способы улучшения загрузки газообразного водорода (дейтерия)", поданной 1 июня, 2016 г., содержание которых включено в описание настоящего изобретения посредством ссылки.
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
[002] Настоящее изобретение относится к загрузке газообразного водорода/дейтерия в переходный металл.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
[003] Большинство переходных металлов обладают способностью абсорбировать большое количество газообразного водорода и сохранять газообразный водород в решетках металлов. Процесс абсорбции представляет собой двухступенчатый процесс, включающий сначала адсорбцию и затем абсорбцию. Во время адсорбции молекулы водорода адсорбируются на поверхности переходного металла. После адсорбции каждая из адсорбированных молекул водорода диссоциирует на два атома водорода. Диссоциированные атомы водорода затем абсорбируются основной массой решеток металлов.
[004] Некоторые переходные металлы, например, палладий, никель и т.д. применялись в широком интервале промышленных областей применения для хранения водорода. При нормальных условиях палладий или никель могут абсорбировать газообразный водород до определенного предела. Например, для палладия можно достичь коэффициента загрузки, равного 0,7-0,8 (атомы водорода/атомы металла).
Как правило, коэффициент загрузки газа во фрагменте металла можно определить по изменению массы металла или изменению давления газа. Чтобы загрузить водород с коэффициентом свыше 0,8 или достичь коэффициента загрузки свыше 1,0, необходимы чрезвычайные условия или требуется исключительно длительный период времени.
Например, только при давлении, равном 10000 кПа, для палладия можно достичь коэффициента загрузки, равного 0,9.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
[005] В настоящей заявке раскрыты способы и устройство для достижения высокого коэффициента загрузки газообразного водорода, например, свыше 0,9, без применения чрезвычайно высоких давлений или температур.
[006] Раскрытие настоящего изобретения относится к улучшению загрузки газообразного водорода в переходный металл. В описании настоящего изобретения термин "газообразный водород" относится к газу или смеси газов, которые содержат один или более из изотопов водорода, например, протий, дейтерий или тритий.
[007] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения коэффициент загрузки водорода, который может быть достигнут во фрагменте переходного металла, улучшают посредством предварительной обработки поверхности металла. Поскольку атомы водорода даже после абсорбции могут выходить из решетки металла, снижение удельной поверхности, через которую абсорбированные атомы водорода могут улетучиваться, улучшает коэффициент загрузки водорода. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения область десорбции на поверхности переходного металла снижают посредством дезактивации участков десорбции. Например, участки десорбции можно дезактивировать посредством осаждения пленки на поверхность переходного металла. Переходный металл с осажденной пленкой имеет сниженную область Десорбции, а сниженная область десорбции уменьшает скорость десорбции газообразного водорода. Пленка может быть металлической или полуметаллической. В одном варианте осуществления настоящего изобретения толщина пленки складывается из толщины от одного до пяти монослоев. Монослой представляет собой слой с толщиной в одну молекулу.
[008] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения способ улучшения коэффициента загрузки газообразного водорода в переходном металле включает снижение области десорбции посредством осаждения пленки на поверхность переходного металла. Пленка, осажденная на поверхность переходного металла, дезактивирует участки десорбции на поверхности.
[009] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, область десорбции на поверхности переходного металла может быть снижена посредством уменьшения суммарной протяженности границ между зернами в переходном металле. Например, суммарная протяженность границ между зернами в переходном металле может быть уменьшена посредством увеличения среднего размера зерен в переходном металле. Следовательно, дополнительным способом улучшения коэффициента загрузки газообразного водорода в переходный металл является увеличение размеров зерен в переходном металле.
[010] В одном варианте осуществления настоящего изобретения, средний размер зерен в переходном металле может быть увеличен посредством осаждения пленки переходного металла на фрагмент стекла. Методы осаждения применяют для получения металлических покрытий или пленок. Примеры методов осаждения включают физическое осаждение из паровой фазы (PVD), химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и т.д. При PVD фрагмент металлической проволоки или пластины превращают в пар посредством физического процесса, такого как напыление. В процессе осаждения напылением ион инертного газа, такого как аргон, ускоряют по направлению к металлической пластине (напыляющей мишени) с достаточной энергией, чтобы выбить атомы металла из пластины. Выбитые атомы или ионы металла ускоряются под действием силового поля, чтобы достигнуть подложки и осаждаются на подложке. В одном варианте осуществления настоящего изобретения средний размер зерен в переходном металле увеличивают посредством отжига переходного металла при предварительно заданном давлении и предварительно заданной температуре. В другом варианте осуществления средний размер зерен в переходном металле увеличивают посредством испарения ориентированной металлической пленки переходного металла на поверхность ориентированной подложки при предварительно заданной температуре и предварительно заданном давлении. Ориентированные зерна в металлической пленке предпочтительно имеют размер в плоскости больший, чем толщина пленки. В одном варианте осуществления настоящего изобретения предварительно заданное давление находится в интервале между 0,1 и 1 Па, а предварительно заданная температура находится в интервале между 200°С и 1000°С. В другом варианте осуществления предварительно заданное давление находится в интервале между 1×10-4 и 1×10-6 Да, а предварительно заданная температура находится в интервале между 150°С и 250°С. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, отжиг является предпочтительным способом увеличения размера зерен. Отжиг вызывает рост кристаллических зерен. Когда кристаллические зерна растут в размере, образуется меньше зерен и, следовательно, протяженность границ между зернами становится меньше, что приводит к уменьшенной площади поверхности, доступной для десорбции загруженного водорода. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения методы осаждения напылением и отжига могут сочетаться. Средний размер зерен в переходном металле увеличивается вследствие отжига, и область десорбции переходного металла уменьшается вследствие осаждения напылением. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, чтобы улучшить коэффициент загрузки газообразного водорода в переходном металле, ориентированную металлическую пленку испаряют на поверхность ориентированной подложки при предварительно заданной температуре в интервале между 150°С и 250°С и предварительно заданном давление в интервале между 1×10-4 и 1×10-6 Па. Ориентированной подложкой может являться ориентированная серебряная подложка. Металлическая пленка на подложке содержит ориентированные зерна, которые имеют размер в плоскости больший, чем толщина пленки. В одном варианте осуществления настоящего изобретения пленка может иметь толщину от одного до пяти монослоев. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения переходным металлом может быть палладий. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может достигаться коэффициент загрузки водорода, равный 1,0 или более. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения металлическую пленку дополнительно подвергают отжигу при предварительно заданном давлении в интервале между 0,1 и 1 Па и предварительно заданной температуре в интервале между 200°С и 1000°С.
[011] Повторно следует отметить, что в раскрытии настоящего изобретения термин "водород" может относиться к любому изотопу водорода, протаю, дейтерию или тритию или их смеси.
Краткое описание фигур
[012] На фиг. 1 представлена иллюстративная решетка металла, загруженная водородом.
[013] На фиг. 2 представлен иллюстративный процесс абсорбции и адсорбции водорода в решетке металла.
[014] На фиг. 3 представлен иллюстративный процесс десорбции водорода в решетке металла.
[015] На фиг. 4 представлены различные размеры зерен в металлической пленке.
[016] На фиг. 5 представлен иллюстративный способ улучшения коэффициента загрузки водорода в решетку металла.
Подробное описание настоящего изобретения
[017] В иллюстративной ячейке 100 решетки переходного металла, показанной на фиг. 1, атомы металла образуют гранецентрированную кубическую ячейку (fcc). Набор пунктирных линий, разделяющих ячейку горизонтально, включен в качестве визуальной подсказки. Ячейка содержит 14 атомов металла 104, которые расположены в восьми углах и центрах каждой грани ячейки. Ячейка fcc 100 загружена атомами водорода 102, которые располагаются в октаэдрических промежуточных участках в решетке. В структуре ячейки 100 коэффициент загрузки водорода равен 4 атомам водорода на 4 атома металла, который рассчитывают с использованием традиционного метода подсчета (1/8 угловых атомов,
Figure 00000001
крайнецентровых атомов,
Figure 00000002
гранецентровых атомов и т.д.). Иначе говоря, коэффициент загрузки водорода в металлической ячейке 100 достиг 1,0, чего очень трудно достичь при нормальных условиях.
[018] При нормальных условиях для металла или металлической структуры можно достичь только коэффициента загрузки водорода около 0,7 или 0,8. На фиг. 2 представлен процесс загрузки водородом. Процесс загрузки объясняет, почему при нормальных условиях для фрагмента металла трудно достичь коэффициента загрузки водорода свыше 0,7 или 0,8. На фиг. 2 металл или решетка металла 200 является частично загруженной врдородом. На поверхности 202 решетки 200 молекулы водорода сначала диссоциируют на атомы водорода 102. Процесс загрузки атомов водорода 102 на поверхность 202 также известен как адсорбция, а процесс загрузки атомов водорода 102 в основную массу решетки 200 известен как абсорбция. Во время загрузки водородом два конкурентных процесса, абсорбция и десорбция, происходят одновременно. При процессе абсорбции атомы водорода с внешней стороны решетки 200 диффундируют в решетку 200 и становятся абсорбированными в решетке 200. При процессе десорбции атомы водорода внутри решетки 200 диффундируют к поверхности решетки 200, затем либо остаются на поверхности или возвращаются в газовую фазу. В начале процесса загрузки водородом больше атомов водорода диффундируют внутрь решетки 200, чем из решетки 200, и скорость абсорбции превышает скорость десорбции. Постепенно скорость десорбции увеличивается по мере того, как большее число атомов водорода абсорбируется внутри решетки 200. В конечном счете, процессы абсорбции и десорбции достигают состояния равновесия, в котором число атомов водорода 102, абсорбированных в решетке 200, остается постоянным и коэффициент загрузки водорода не меняется с течением времени.
[019] В процессе десорбции атомы водорода выходят из решетки 200 через участки десорбции на поверхности 202 решетки 200. На фиг. 3 представлены несколько участков десорбции 302. Участки десорбции 302 представляют собой участки, где абсорбированные атомы водорода 102 могут выходить из решетки 200, и скорость процесса десорбции является пропорциональной числу участков десорбции 302 на поверхности. Следовательно, уменьшение числа участков десорбции 302 снижает скорость десорбции или замедляет процесс десорбции. При более медленной скорости десорбции скорость абсорбции остается выше, чем скорость десорбции в течение длительного периода размера пока два конкурентных процесса вновь не достигнут равновесия. В течение длительного периода времени перед достижением равновесия абсорбируется больше атомов водорода, таким образом, улучшая коэффициент загрузки водорода.
[020] Во многих промышленных применениях желательно достичь высокого коэффициента загрузки водорода, например, свыше 1,0. Исследования показали, что высокое или сверхвысокое давление, например, свыше 10000 кПа, способствует достижению коэффициента загрузки водорода, равного 1,2. Исследования также показали, что широкое разнообразие циклов температуры и давления может способствовать достижению высоких коэффициентов загрузки водорода. Другие технологии для достижения коэффициента загрузки водорода в металлической структуре включают электролитическое соосаждение, обработку ионной имплантацией и применение наночастиц. В некоторых исследованиях дополнительно предполагают, что для достижения коэффициента загрузки водорода свыше 1,0 могут применяться сильные магнитные поля, высокое напряжение, высокие электролитические токи и т.д.
[021] В раскрытии настоящего изобретения изложены преимущественные способы и устройство для увеличения коэффициентов загрузки водорода в металлическую структуру без требования повышения давления водорода свыше 200 кПа. В раскрытии настоящего изобретения металлическая структура относится к решетке металла или металлического сплава.
[022] Подходящие металлы или металлические структуры выбирают из группы переходных металлов, содержащей палладий, иридий, никель, платину, медь, серебро, золото, цинк, титан, цирконий, гафний, хром, ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, железо, рутений, родий, алюминий, индий, олово, свинец и их смеси. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения палладий является предпочтительным. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения достигают коэффициента загрузки водорода, равного 1,0 или более. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения достигают коэффициента загрузки водорода в интервале между 1,0 и 1,8.
[023] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения часть участков десорбции водорода на поверхности структуры металла, например, решетки палладия, дезактивируют посредством металлической или полуметаллической пленки, осажденной на поверхности структуры металла. Пленка может создаваться с использованием одного или более из следующих элементов: титан (Ti), цирконий (Zr), гафний (Hf), ванадий (V), ниобий (Nb), тантал (Та), хром (Cr), молибден (Мо), вольфрам (Та), железо (Fe), алюминий (Al), галлий (Ga), индий (In), кремний (Si), германий (Ge) и олово (Sn). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, толщина пленки находится в интервале толщины от одного до пяти монослоев, и пленку осаждают напылением с использованием монометаллической мишени или множества мишеней из различных металлов или мишени из сплава. Условия осаждения для создания тонкой пленки только из одного-пяти монослоев калибруют, используя просвечивающую электронную микроскопию поперечных сечений образцов ранее осажденных пленок. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пленка может покрывать от 10 до 99% площади поверхности. В одном варианте осуществления настоящего изобретения пленка с толщиной от одного до пяти монослоев покрывает более половины площади поверхности. В другом варианте осуществления пленка покрывает менее половины площади поверхности. Расчеты показывают, что блокирование 10% участков десорбции приводит к увеличению парциального давления водорода (дейтерия) на неблокированных участках в 1,2 раза, в то время как блокирование 99% участков десорбции приводит к увеличению парциального давления водорода (дейтерия) в 10000 раз.
[024] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пленку осаждают напылением из монометаллической мишени или мишеней из множества металлов. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пленку осаждают напылением с использованием монометаллической мишени или множества мишеней из различных металлов или мишени из сплава. Выход выбивания из металлической мишени является функцией условий осаждения напылением. Выход выбивания определяют как число атомов, высвобождаемых из мишени при столкновении с ионом для напыления. Выход выбивания для конкретного металла зависит от необходимой энергии иона для напыления. Например, ион аргона с энергией 300 электрон-вольт (эВ) требуется для выбивания одного атома никеля. В сравнении, для выбивания одного атома никеля требуется ион ксенона с энергией 400 эВ.
[025] Участками десорбции являются участки, где абсорбированные атомы водорода выходят из решетки 200. Некоторые участки десорбции 302 расположены на поверхности 202 решетки 200, как показано на фиг. 3. Некоторые участки десорбции расположены на границе между зернами (не показаны на фиг. 3) решетки 200. Зерно относится к части структуры металла, в которой расположение кристалла является ненарушенным. Границы между зернами представляют собой прерывания в непрерывной кристаллической структуре и по существу ведут себя как внутренние поверхности в металлической структуре. Снижение протяженности границ между зернами в металлической структуре уменьшает общую площадь поверхности. В результате число участков десорбции уменьшается, таким образом, замедляя скорость десорбции.
[026] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения снижение протяженности границ между зернами достигается увеличением размеров зерен. На фиг. 4a-4d представлены четыре иллюстративные металлические структуры, которые получают, например, отжигают, при различных условиях, например, температуре и давлении. Средний размер зерен в каждой из четырех иллюстративных металлических структур является различным вследствие различных условий отжига. Например, на фиг. 4а, средний размер зерен в металлической структуре является самым крупным, находясь в интервале приблизительно от 50 до 60 нм. На фиг. 4b средний размер зерен находится в интервале от 30 до 40 нм. На фиг. 4с и фиг. 4d металлические структуры фрагментированы в большей степени, и размеры зерен являются меньше размеров зерен на фиг. 4а или фиг. 4b. Средний размер зерен на фиг. 4с попадает в интервал от 20 до 30 нм, а средний размер зерен на фиг. 4d попадает в интервал 20-10 нм. Как представлено на фиг. 4a-4d, чем крупнее размеры зерен, тем меньше становится суммарная область границ между зернами. Следовательно, увеличение размеров зерен может снизить протяженность границ между зернами, что, в свою очередь, может уменьшать скорость десорбции водорода.
[027] Далее раскрыты несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, которые демонстрируют процесс и/или систему, которые можно применять, чтобы увеличить средний размер зерен в металлической структуре. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения конкретный металл или материал, например, палладий или стекло, применяют в качестве примера в целях иллюстрации. Следует отметить, что способ и система, раскрытые в настоящем изобретении, могут быть приспособлены для обработки или получения других металлов или сплавов или любых материалов с аналогичными свойствами.
[028] В одном варианте осуществления настоящего изобретения образец переходного металла, например, палладия, подвергают отжигу в вакууме при давлении от 0,1 до 0,001 Па и температуре от 200 до 1000°С в течение 10-60 минут, чтобы индуцировать рост зерен. Увеличение среднего размера зерен образца металла уменьшает общую протяженность границ между зернами в образце, что уменьшает потенциальную область для десорбции водорода.
[029] В одном варианте осуществления настоящего изобретения отжиг применяют для увеличения размеров зерен в образце палладия. Образец подвергают отжигу в инертном газе при номинальном давлении 100 кПа при температуре, которая находится в интервале от 200°С до 1000°С. Процесс отжига длится в течение приблизительно 10-60 минут, чтобы индуцировать рост зерен. Инертный газ (газ для напыления) может представлять собой аргон или любой газ, такой как азот, диоксид углерода или другой благородный газ, который не образует соединения или не диффундирует внутрь образца палладия в условиях отжига. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения аргон является предпочтительным.
[030] Как описано выше, общая протяженность границ между зернами может быть снижена посредством увеличения среднего размера зерен в металлической структуре. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения используют улучшенные способы осаждения напылением для создания металлической пленки, в которой средний размер зерен в пленке имеет размер толщины пленки. В одном варианте осуществления настоящего изобретения пленку палладия от 5 до 200 нм осаждают напылением на фрагмент стекла в инертном газе при общем давлении от 0,1 до 1 Па, при мощности от 100 до 1000 Вт. Когда размеры зерна в пленке палладия приближаются к толщине пленки, например, либо становясь больше или равными толщине пленки, среднее диффузионное расстояние для атома водорода через толщину пленки становится короче, чем расстояние через границу между зернами, минимизируя, таким образом, десорбцию через границу между зернами.
[031] В другом варианте осуществления пленку палладия толщиной от 5 до 200 нм осаждают напылением на фрагмент кварцевого стекла при общем давлении от 0,1 до 1 Па в инертном газе при мощности от 100 до 1000 Вт. Пленку подвергают отжигу при соответствующих условиях отжига, пока размер зерен не станет больше толщины пленки. Например, пленку палладия отжигают в присутствии инертного газа при номинальном давлении 100 кПа и при температуре в интервале между 200°С и 1000°С. Процесс отжига длится в течение приблизительно 10-60 минут. В качестве другого примера пленку палладия отжигают в вакууме при давлении 0,1 до 1,1 Па. при температуре в интервале от 200°С до 1000°С в течение 10-60 минут, чтобы индуцировать рост зерен.
[032] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения подложка, применяемая при осаждении напылением, представляет собой ориентированную серебряную подложку.
[033] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения (100)-ориентированную пленку палладия с толщиной от 25 до 50 нм испаряют на (100)-ориентированную серебряную (Ag) подложку при давлении от 1×10-4 до 1×10-6 Па и температуре подложки от 150°С до 250°С, получая в результате (100)-ориентированные зерна, которые имеют размер в плоскости свыше 50 нм. Следует отметить, что термин (100)-ориентированная относится к плоскости с индексом Миллера 100, т.е., плоскости, которая пересекает ось х, но проходит параллельно как оси у, так и оси z. Эти примеры относятся к двум пленкам, где все зерна имеют одинаковую ориентацию. Когда применяют ориентированные пленки, зерна будут более просто коалесцировать с образованием более крупных зерен, чем могло бы быть в случае зерен со случайной ориентацией. Любая пленка, в которой все зерна имеют приблизительно одинаковую ориентацию, обладает этим преимущественным поведением и может применяться в раскрытых способах и устройстве, раскрытых в описании настоящего изобретения. Никакая конкретная плоскость или интервал плоскостей не являются более подходящими или предпочтительными.
[034] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения (Неориентированную пленку палладия с толщиной от 25 до 50 нм испаряют на (Неориентированную Ag подложку при давлении 1×10-4-1×10-6 Па и температуре 150°С -250°С, что приводит к (111)-ориентированным зернам, которые имеют размер в плоскости свыше 50 нм. Следует отметить, что термин (111)-ориентированная относится к плоскости 111, которая пересекает диагональную линию грани ячейки и находится против вершины. Эти примеры относятся к двум пленкам, в которых по существу все зерна будут иметь приблизительно одинаковую ориентацию.
[035] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, описанных выше, может достигаться коэффициент загрузки водорода, равный 1,0 или более. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения коэффициент загрузки водорода составляет предпочтительно от 1,0 до 1,8.
[036] На фиг. 5 представлена блок-схема, отображающая иллюстративный способ улучшения загрузки водорода в металлический материал. Иллюстративный способ, представленный на фиг. 5, представляет собой один вариант осуществления предварительной обработки, который может использоваться для снижения области десорбции металлического материала. Снижение области десорбции может достигаться посредством либо уменьшения числа участков десорбции на поверхности металлического материала или увеличения среднего размера зерен в металлическом материале. На фиг. 5 представлен иллюстративный способ увеличения среднего размера зерен в металлическом материале. В иллюстративном способе 500 пленку переходного металла сначала осаждают напылением на фрагмент стекла (стадия 502). Пленку отжигают при предварительно заданном давлении в интервале между 0,1 и 1 Па и предварительно заданной температуре в интервале между 200°С и 1000°С.
[037] Дополнительный способ улучшения коэффициента загрузки газообразного водорода в переходный металл включает (i) обеспечение переходного металла в качестве подложки, (ii) обеспечение напыляющей мишени, (iii) обеспечение напыляющего газа, (iv) бомбардировка напыляющей мишени с использованием напыляющего газа для выбивания атомов металла или ионов из напыляющей мишени и (v) осаждение выбитых атомов или ионов металла на подложку.
[038] Настоящее изобретение может быть осуществлено другими конкретными способами, отличающимися от способов, приведенных в описании настоящего изобретения, без отступления от объема притязаний и существенных характеристик настоящего изобретения. Варианты осуществления настоящего изобретения, следовательно, должны рассматриваться во всех отношениях как иллюстративные, а не ограничительные, и все изменения, подпадающие под значение и диапазон эквивалентности прилагаемой формулы изобретения, подразумеваются как охваченные формулой изобретения.

Claims (26)

1. Способ улучшения коэффициента загрузки газообразного водорода в переходный металл, включающий:
осаждение пленки на поверхности переходного металла;
дезактивацию посредством осажденной пленки участков десорбции на поверхности переходного металла; где область десорбции переходного металла уменьшается вследствие дезактивированных участков десорбции;
где уменьшенная область десорбции снижает скорость десорбции газообразного водорода и улучшает коэффициент загрузки газообразного водорода.
2. Способ по п. 1, где пленка является металлической.
3. Способ по п. 1, где пленка является полуметаллической.
4. Способ по любому из пп. 1-3, где пленка имеет толщину от одного до пяти монослоев.
5. Способ по любому из пп. 1-3, где пленка содержит один или более из следующих элементов: титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден, вольфрам, железо, алюминий, галлий, индий, кремний, германий и олово.
6. Способ по любому из пп. 1-3, где переходный металл представляет собой палладий, иридий, никель, платину, медь, серебро, золото, цинк, титан, цирконий, гафний, хром, ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, железо, рутений, родий, алюминий, индий, олово, свинец или их смеси, предпочтительно палладий.
7. Способ по любому из пп. 1-3, где улучшенный коэффициент загрузки водорода равен 0,9 или более.
8. Способ улучшения коэффициента загрузки газообразного водорода в переходный металл, включающий:
осаждение методом распыления пленки переходного металла на подложке; и отжиг переходного металла при предварительно заданном давлении в интервале между 0,1 и 1,0 Па и предварительно заданной температуре в интервале между 200°C и 1000°C, где средний размер зерен в переходном металле увеличивается, и область десорбции переходного металла снижается; и где коэффициент загрузки газообразного водорода в переходном металле улучшается.
9. Способ по п. 8, где переходным металлом является палладий.
10. Способ по п. 8 или 9, где подложка представляет собой ориентированную серебряную подложку.
11. Способ по п. 8 или 9, где подложкой является стекло.
12. Способ по п. 8 или 9, где коэффициент загрузки водорода равен 0,9 или более.
13. Способ по п. 8 или 9, где пленка имеет толщину от одного до пяти монослоев.
14. Способ улучшения коэффициента загрузки газообразного водорода в переходный металл, включающий:
испарение переходного металла;
осаждение испаренного переходного металла для образования ориентированной металлической пленки переходного металла на ориентированной подложке, где осаждение ориентированной металлической пленки выполняют при предварительно заданной температуре в интервале между 150°С и 250°С и предварительно заданном давлении в интервале между 1×10-4 и 1×10-6 Па;
где металлическая пленка на подложке содержит ориентированные зерна, которые имеют размер в плоскости, больший, чем толщина пленки.
15. Способ по п. 14, где переходным металлом является палладий.
16. Способ по п. 14 или 15, где подложка представляет собой ориентированную серебряную подложку.
17. Способ по п. 14 или 15, где коэффициент загрузки водорода равен 1,0 или более.
18. Способ по п. 14 или 15, где пленка имеет толщину от одного до пяти монослоев.
19. Способ по п. 14, дополнительно включающий отжиг переходного металла при предварительно заданном давлении в интервале между 0,1 и 1 Па и предварительно заданной температуре в интервале между 200°С и 1000°С.
RU2018126505A 2016-01-21 2017-01-23 Способы улучшения коэффициента загрузки газообразного водорода RU2721009C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662281392P 2016-01-21 2016-01-21
US62/281,392 2016-01-21
US201662344009P 2016-06-01 2016-06-01
US62/344,009 2016-06-01
PCT/US2017/014558 WO2017127800A1 (en) 2016-01-21 2017-01-23 Methods for improving loading ratio of hydrogen gas

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018126505A RU2018126505A (ru) 2020-02-25
RU2018126505A3 RU2018126505A3 (ru) 2020-03-05
RU2721009C2 true RU2721009C2 (ru) 2020-05-15

Family

ID=59362193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018126505A RU2721009C2 (ru) 2016-01-21 2017-01-23 Способы улучшения коэффициента загрузки газообразного водорода

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20200277185A1 (ru)
EP (1) EP3405430A4 (ru)
CN (1) CN108602668A (ru)
AU (1) AU2017210104A1 (ru)
CA (1) CA3011987A1 (ru)
RU (1) RU2721009C2 (ru)
WO (1) WO2017127800A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1805357C (ru) * 1990-05-21 1993-03-30 Институт Проблем Машиностроения Ан Усср Устройство дл определени содержани водорода в металлах и сплавах
WO2004103036A2 (en) * 2003-04-25 2004-11-25 Lattice Energy, L.L.C. Electrode constructs including modified metal layers, and related cells and methods
US20080112881A1 (en) * 2006-11-14 2008-05-15 Andrei Lipson Systems and methods for hydrogen loading and generation of thermal response
US8227020B1 (en) * 2007-03-29 2012-07-24 Npl Associates, Inc. Dislocation site formation techniques

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4249654A (en) * 1979-09-25 1981-02-10 Helversen Frederick D Hydrogen storage apparatus
JPH01131002A (ja) * 1987-11-17 1989-05-23 Sanyo Electric Co Ltd 水素吸蔵合金の製造方法
JPH01290501A (ja) * 1988-05-17 1989-11-22 Sanyo Electric Co Ltd 水素貯蔵素子並びに水素ガス検知素子
JP3164579B2 (ja) * 1989-09-13 2001-05-08 キヤノン株式会社 水素貯蔵体
EP0851515A3 (en) * 1996-12-27 2004-10-27 Canon Kabushiki Kaisha Powdery material, electrode member, method for manufacturing same and secondary cell
US6705152B2 (en) * 2000-10-24 2004-03-16 Nanoproducts Corporation Nanostructured ceramic platform for micromachined devices and device arrays
WO2004044923A2 (en) * 2002-05-18 2004-05-27 Peter Hagelstein A device, system and method for increasing multiple occupancy of hydrogen isotopes in a host lattice
WO2011026214A1 (en) * 2009-09-01 2011-03-10 The Governors Of The University Of Alberta Kinetic stabilization of magnesium hydride
CN103668133B (zh) * 2013-09-09 2015-08-05 西北工业大学 Zr基储氢合金沉积Pd膜的方法及化学镀镀液
US20180162727A1 (en) * 2015-05-23 2018-06-14 Uniwersytet Warszawski Palladium-platinum system for use as hydrogen storage material and/or electrocatalyst, preferably in fuel-cells
RU2018120536A (ru) * 2015-12-04 2020-01-09 Их Ип Холдингз Лимитед Способы и устройство для запуска экзотермических реакций

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1805357C (ru) * 1990-05-21 1993-03-30 Институт Проблем Машиностроения Ан Усср Устройство дл определени содержани водорода в металлах и сплавах
WO2004103036A2 (en) * 2003-04-25 2004-11-25 Lattice Energy, L.L.C. Electrode constructs including modified metal layers, and related cells and methods
US20080112881A1 (en) * 2006-11-14 2008-05-15 Andrei Lipson Systems and methods for hydrogen loading and generation of thermal response
US8227020B1 (en) * 2007-03-29 2012-07-24 Npl Associates, Inc. Dislocation site formation techniques

Also Published As

Publication number Publication date
EP3405430A1 (en) 2018-11-28
CA3011987A1 (en) 2017-07-27
US20200277185A1 (en) 2020-09-03
AU2017210104A1 (en) 2018-08-09
RU2018126505A (ru) 2020-02-25
CN108602668A (zh) 2018-09-28
WO2017127800A1 (en) 2017-07-27
EP3405430A4 (en) 2019-12-04
RU2018126505A3 (ru) 2020-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI245806B (en) Thin film aluminum alloy and sputtering target to form the same
Lee et al. Thickness dependence of microstructural evolution of ZnO films deposited by rf magnetron sputtering
EP3696823A1 (en) Zirconium alloy cladding with improved oxidation resistance at high temperature and method for manufacturing same
Hubler et al. Energetic particles in PVD technology: particle-surface interaction processes and energy-particle relationships in thin film deposition
Wang et al. Growth mechanism of preferred crystallite orientation in transparent conducting ZnO: In thin films
US20190194800A1 (en) Method for the protection of a hafnium-free, nickel-based monocrystalline superalloy part against corrosion and oxidation
US20150275350A1 (en) Nanotwinned silver alloy film with controlled architecture
RU2721009C2 (ru) Способы улучшения коэффициента загрузки газообразного водорода
JP2001523767A (ja) Ｎｉ−Ｓｉマグネトロンスパッタリングターゲットを製造する方法と該方法によって製造されるターゲット
Abduev et al. Gas-phase clusterization of zinc during magnetron sputtering
US20150004432A1 (en) Titanium-nickel alloy thin film, and preparation method of titanium-nickel alloy thin film using multiple sputtering method
WO2015065507A1 (en) Magnetic material
Window Plastic flow and preferred orientation in molybdenum and zirconium films
Lim et al. Effect of substrate bias voltage on the thermal stability of Cu/Ta/Si structures deposited by ion beam deposition
CN112382718A (zh) 一种C轴垂直择优取向AlN压电薄膜及其制备方法
JP2741814B2 (ja) タンタル金属薄膜の製造方法
Bagmut et al. Structure and magnetic state of the films deposited by laser ablation of composite nickel and palladium targets
JP6294533B1 (ja) ホウ化鉄材料の製造方法、及びホウ化鉄薄膜材料
JPH07335575A (ja) 薄膜の製造方法
Lee et al. Microstructure and electrical property of tantalum oxynitride thin films prepared using high-power impulse reactive magnetron sputtering
Sheftel’ et al. X-Ray diffraction study of the evolution of phase and structural state and macroscopic stress during annealing of soft magnetic Fe 95− x Zr 5 N x films prepared by ion-plasma deposition
Zhou et al. Study on the surface modification and mechanism of multilayer graphene by ion beam irradiation
US11585013B2 (en) Fe—Co—Al alloy magnetic thin film
Weins et al. Internal Friction Studies of Fast Diffusing Solutes in Thorium
Alexeeva et al. Preparation of hydride-forming intermetallic films