Никель гидрид - Nickel hydride

Для никель-гидридных батарей см. Никель-водородный аккумулятор.

Никель гидрид является либо неорганическое соединение формулы NiHИкс или любой из множества координационные комплексы.

Бинарные гидриды никеля и родственные материалы

«Существование определенных гидридов никеля и платины вызывает сомнения».[1] Это наблюдение не исключает существования нестехиометрических гидридов. Действительно, никель широко используется гидрирование катализатор. Экспериментальные исследования гидридов никеля редки и в основном теоретические.

Водород укрепляет никель (как и большинство металлов), подавляя вывихи в атоме никеля кристаллическая решетка от скольжения друг мимо друга. Варьируя количество легирующего водорода и форму его присутствия в гидриде никеля (осажденная фаза), можно контролировать такие качества, как твердость, пластичность, и предел прочности образующегося гидрида никеля. Гидрид никеля с повышенным содержанием водорода можно сделать тверже и прочнее, чем никель, но такой гидрид никеля также меньше пластичный чем никель. Потеря пластичности происходит из-за трещин, остающихся острыми из-за подавления упругой деформации водородом, и пустот, образующихся при растяжении из-за разложения гидрида.[2] Водородная хрупкость может быть проблемой для никеля, используемого в турбинах при высоких температурах.[3]

В узком диапазоне стехиометрии, принятом для гидрида никеля, заявляются различные структуры. В комнатная температура, наиболее стабильной формой никеля является гранецентрированная кубическая (FCC) структура α-никель. Это относительно мягкий металлический материал, который может растворять только очень небольшую концентрацию водорода, не более 0,002% по весу при 1455 ° C (2651 ° F) и только 0,00005% при 25 ° C (77 ° F). Фаза твердого раствора с растворенным водородом, которая сохраняет ту же структуру, что и исходный никель, называется α-фазой. При 25 ° C давление водорода 6 кбар необходимо для растворения в b = никеле, но водород десорбируется при давлениях ниже 3,4 кбар.[4]

Поверхность

Водород диссоциирует на никелевых поверхностях. Энергии диссоциации на Ni (111), Ni (100) и Ni (11O) составляют соответственно 46, 52 и 36 кДж / моль. H2 диссоциирует с каждой из этих поверхностей при различных температурах: 320–380, 220–360 и 230–430 К.[4]

Фазы высокого давления

Кристаллографически отдельные фазы гидрида никеля получают с помощью газообразного водорода под высоким давлением при 600 МПа.[4] В качестве альтернативы его можно производить электролитическим способом.[5] Кристаллическая форма гранецентрированная кубическая или гидрид β-никеля. Атомные отношения водорода к никелю составляют до единицы, причем водород занимает октаэдрическую позицию.[6] Плотность β-гидрида 7,74 г / см.3. Он окрашен в серый цвет.[6] При плотности тока 1 А на квадратный дециметр в 0,5 моль / литр серная кислота и тиомочевина поверхностный слой никеля будет преобразован в гидрид никеля. Эта поверхность изобилует трещинами длиной до миллиметров. Направление растрескивания находится в плоскости {001} исходных кристаллов никеля. Постоянная решетки гидрида никеля составляет 3,731 Å, что на 5,7% больше, чем у никеля.[5]

NiH, близкий к стехиометрическому, нестабилен и теряет водород при давлениях ниже 340 МПа.[4]

Молекулярные гидриды никеля

Большое количество никеля гидридные комплексы известны. Иллюстративным является комплекс транс-NiH (Cl) (P (C6ЧАС11)3)2.[7]

Рекомендации

  1. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  978-0-08-037941-8.
  2. ^ Сюй, Сюэцзюнь; Мао Вэнь; Чжун Ху; Сейджи Фукуяма; Киёси Йокогава (2002). «Атомистический процесс по водородному охрупчиванию монокристалла никеля методом погруженного атома». Вычислительное материаловедение. Эльзевир. 23 (1–4): 131–138. Дои:10.1016 / s0927-0256 (01) 00217-8.
  3. ^ Сюй, Сюэчжэнь; Мао Вэнь; Сейджи Фукуяма; Киоши Йокогава (2001). «Моделирование водородного охрупчивания на вершине трещины в монокристалле никеля методом встроенного атома» (PDF). Материалы Сделки. 42 (11): 2283–2289. Дои:10.2320 / matertrans.42.2283. ISSN  1345-9678.
  4. ^ а б c d Шан, Цзюньцзюнь (11 ноября 2009 г.). Об образовании и разложении тонкого слоя NiHx на Ni (111) (PDF). Взаимодействие воды и водорода с поверхностью никеля.. Лейден: Universiteit Leiden. п. 94. ISBN  9789085704171. Получено 11 февраля 2013.
  5. ^ а б Такано, Нориюки; Шиничиро Кайда (2012). «Инициирование трещин за счет заряда катодного водорода в монокристалле никеля». ISIJ International. 52 (2): 263–266. Дои:10.2355 / isijinternational.52.263.
  6. ^ а б Travares, S. S. M .; А. Лафуэнте; С. Миралья; Д. Фрюшар; С. Пайрис (2003). «СЭМ-характеристика гидрированного никеля». Acta Microscopia. 12 (1).
  7. ^ Eberhardt, N.A .; Гуань, Х. (2016). «Никельгидридные комплексы». Химические обзоры. 116 (15): 8373–8426. Дои:10.1021 / acs.chemrev.6b00259. PMID  27437790.

Смотрите также