ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДОРОДА С ТВЕРДЫМИ ТЕЛАМИ

 

Доцент Е.А.Денисов

 

1. Введение.

     История научного направления. Основные этапы. Научные и прикладные проблемы. Структура взаимоотношений лаборатории с «внешним миром».

2. Общие понятия.

     Качественное описание основных этапов поглощения и выделения водорода твердыми телами. Идеализированная  энергетика сорбции водорода металлами. Основные понятия: константа скорости, теплота, энергия активации процесса.

3. Адсорбция водорода на твердых телах

     Природа энергии активации адсорбции и теплоты хемосорбции. Основные теоретические подходы и модели при описании адсорбции водорода на металлах. Плотность состояний на уровне Ферми, корреляция с теплотой и энергией активации адсорбции.

     Физический смысл коэффициента прилипания. Переходное состояние, степени свободы.

     Степени свободы адсорбированных частиц. Статистический подход к оценке величин констант скоростей десорбции

     Уравнение адсорбции. Уравнение десорбции. Порядок реакции.

4. Растворение и растворимость. Диффузия.

      Положение адсорбата на поверхности.

     Обмен объем – поверхность. Понятие фазового равновесия. Химический потенциал.

     Растворимость. Предельная концентрация.

     Диффузия. Коэффициент диффузии. Физический смысл предэкспоненциального множителя и энегрии активации диффузии. Влияние структуры и электронного строения твердых тел на параметры переноса и растворения водорода.

     Диффузия в бездефектных средах.

     Ловушки. Энергетика захвата и высвобождения. Константы скоростей.

     Влияние ловушек ограниченной емкости.

     Проблемы тритиевых технологий.

     Гидридная фаза и ловушки неограниченной емкости.

5. Неравновесный водород

     Атомарный водород. Энергия диссоциации. Потенциальная энергия в газовой фазе. Взаимодействие с поверхностью. Время жизни на поверхности.   Растворенное состояние. Отражающие энергетические барьеры.  Понятие сверхпроницаемости.

     Ионизированный водород. Динамическое равновесие при бомбардировке поверхности. Образование радиационных дефектов и их влияние на диффузию.

6. Химические реакции на поверхности и насыщение водородом

     Пути попадания водорода в металл. Реакции с водяным паром и углеводородами.

     Начальные фазы и дальнейший ход реакций. Динамическое равновесие и «растворимость».

     Водородопроницаемость при наличии химической реакции на поверхности. Дрейф  параметров проницаемости.

7. Водородопроницаемость  и граничные условия в задачах о взаимодействии водорода с металлами.

     Уравнения Фика

     Граничные условия первого рода. Физический смысл и ограничения.

     Стационарное состояние. Динамическое равновесие. Граничные условия третьего рода. Физический смысл и ограничения.

     Граничные условия общего вида. Физический и графический смысл.

8. Перенос водорода через неметаллические пленки.

     Зернограничная диффузия, подавление проникновения неравновесного водорода, высокоактивированная адсорбция. Связь с электронным строением.

 

Литература

 

Основная

1.    Трепнелл Б. Хемосорбция./М.,И.Л.,1958.- 327с.

2.    Зенгуил Э. Физика поверхности: Пер. с англ./ М.:Мир, 1990. - 535с.

3.     Фаст Дж.Д. Взаимодействие металлов с газами. т. 2 /М., Металлургия, 1975.- 352 с.

4.     Водород в металлах. Т.1./Под ред. Г.Алефельда и И.Фелькля. М., Мир, 1981.- 506с.

 

Дополнительная

5.  Фромм Е., Гербгхардт Е. Газы и углерод в металлах. /М., Металлургия, 1980.- 712с.

6. Жданов В.П., Павличек Я., Кнор З. //"Нормальные" предэкспоненциальные факторы для элементарных

    физико-химических процессов на поверхности. Поверхность, 1987, вып.12, с.26-30.