Химическое взаимодействие в системе Li+,Na+,K+||F–, Вr– и выделение низкоплавких областей на основе 3D-модели стабильного треугольника LiF–NaF–KВr

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Галогениды щелочных металлов находят применение в качестве теплоаккумулирующих материалов, электролитов для химических источников тока, растворителей неорганических веществ. Важное значение для построения фазовых диаграмм тройных и многокомпонентных систем имеет моделирование по элементам огранения. С применением программ трехмерной векторной графики построена 3D-модель фазовых равновесных состояний квазитройной системы LiF–NaF–KBr, являющейся стабильным треугольником четырехкомпонентной взаимной системы Li+,Na+,K+||F-,Br-. На основе 3D-модели впервые построены политермические, изотермические разрезы и политерма кристаллизации фаз. На двух политермических разрезах доказано наличие областей граничных твердых растворов на основе фторида натрия, областей расслоения двух жидких фаз, а также показана последовательность кристаллизующихся фаз. На изотермическом разрезе при 620 оС разграничены поля жидкой фазы и сосуществующих двух и трех фаз. Политерма представлена тремя полями кристаллизации: граничного твердого раствора на основе фторида натрия, бромида калия и фторида лития, в котором очерчена область расслаивания двух жидких фаз. Стабильный характер треугольника LiF–NaF–KBr подтвержден термодинамическим расчетом для нескольких температур взаимодействия смесей веществ, входящих в нестабильный треугольник LiBr–NaF–KF. Политерма кристаллизации позволяет выбрать смеси в диапазоне температур 625–650 и 625–700 оС для практического использования в качестве расплавляемых электролитов среднетемпературных химических источников тока и в качестве расплавов-растворителей неорганических веществ.

全文:

受限制的访问

作者简介

А. Бурчаков

Самарский государственный технический университет

编辑信件的主要联系方式.
Email: av-burchakov@yandex.ru
俄罗斯联邦, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

У. Емельянова

Самарский государственный технический университет

Email: av-burchakov@yandex.ru
俄罗斯联邦, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

И. Гаркушин

Самарский государственный технический университет

Email: av-burchakov@yandex.ru
俄罗斯联邦, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Е. Дворянова

Самарский государственный технический университет

Email: av-burchakov@yandex.ru
俄罗斯联邦, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

А. Финогенов

Самарский государственный технический университет

Email: av-burchakov@yandex.ru
俄罗斯联邦, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

参考

  1. Васина Н.А., Грызлова Е.С., Шапошникова С.Г. Теплофизические свойства многокомпонентных солевых систем. М.: Химия, 1984. 112 с.
  2. Чернеева Л.И., Родионова Е.К., Мартынова Н.М. Энтальпия плавления солевых эвтектик. Обзоры по теплофизическим свойствам веществ. М.: Ин-т высоких температур АН СССР, 1980. № 3. С. 23.
  3. Ma L., Zhang C., Wu Yu. et al. Comparative Review of Different Influence Factors on Molten Salt Corrosion Characteristics for Thermal Energy Storage // Solar Energy Mater. Solar Cells. 2012. V. 235. P. 111485–111497. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2021.111485
  4. Caraballo A., Galán-Casado S., Caballero Á. et al. Molten Salts for Sensible Thermal Energy Storage: A Review and an Energy Performance Analysis // Energies. 2021. V. 14. № 4. P. 1197–1211. https://doi.org/10.3390/en14041197
  5. Bauer T., Odenthal Ch., Bonk A. Molten Salt Storage for Power Generation // Chem. Ing. Tech. 2021. V. 93. № 4. P. 534–546. https://doi.org/10.1002/cite.202000137
  6. Yuan K., Shi J., Aftab W. et al. Engineering the Thermal Conductivity of Functional Phase-Change Materials for Heat Energy Conversion, Storage, and Utilization // Adv. Funct. Mater. 2020. V. 30. № 8. P. 1904228–1904258. https://doi.org/10.1002/adfm.201904228
  7. Бабаев Б.Д. Высокотемпературные фазопереходные теплоаккумулирующие материалы на основе системы Li,Na,Ca,Ba||F,MoO4 и их свойства // Теплофизика высоких температур. 2014. Т. 52. № 4. С. 568–571. https://doi.org/10.7868/S0040364414040036
  8. Вердиева З.Н., Вердиев Н.Н., Мусаева П.А., Сириева Я.Н. Тепловое аккумулирование на базе эвтектик солевых систем из галогенидов и сульфатов щелочноземельных металлов // Химическая термодинамика и кинетика. Сб. материалов XI Междунар. науч. конф. Великий Новгород: Новгородск. гос. ун-т им. Ярослава Мудрого, 2021. С. 51–52.
  9. Коровин Н.В., Скундин А.М. Химические источники тока: Справочник. М.: МЭИ, 2003. 740 с.
  10. Коровин Н.В. Электрохимическая энергетика. М.: Энергоатомиздат, 1991. 264 с.
  11. Баталов Н.Н. Высокотемпературная электрохимическая энергетика. Успехи и проблемы // Тез. докл. XI Междунар. конф. по физхимии и электрохимии расплавленных и твердых электролитов: Екатеринбург. 1998. Т. 1. С. 3–4.
  12. Masset P., Guidotti R.A. Review Thermal Activated (Thermal) Battery Technology Part II. Molten Salt Electrolytes // J. Power Sources. 2007. V. 164. № 1. P. 397–414. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2006.10.080
  13. Khokhlov V.A. On the Classification of Molten Salt Electrolytes // Russ. Metall. 2010. V. 2010. № 2. P. 96–104. https://doi.org/10.1134/S0036029510020047
  14. Блинкин B.Л., Новиков В.Н. Жидкосолевые ядерные реакторы. M.: Атомиздат, 1978. 111 с.
  15. Делимарский Ю.К., Барчук Л.П. Прикладная химия ионных расплавов. Киев: Наук. думка, 1988. 192 с.
  16. Бабиков Л.Г и др. Топливо энергетического реактора на быстрых нейтронах с активной зоной в виде солевого расплава для конверсии тория-232 в уран-233: Патент № 2577756 РФ № 2011152408/07. БИ. № 18.
  17. Трифонов К.И., Заботин И.Ф., Катышев С.Ф., Никифоров А.Ф. Электропроводность расплавов смесей трихлорида гадолиния с хлоридами натрия и калия // Расплавы. 2017. № 6. С. 512–515
  18. Trifonov K.I., Zabotin I.F., Krotov V.E., Nikiforov A.F. Density and Molar Volume of Molten GdCl3–NaCl and GdCl3–KCl Binary Mixtures // Russ. Metall. 2019. № 8. Р. 838–841 https://doi.org/10.1134/S0036029519080147
  19. Гаркушин И.К. Применение солевых, оксидно-солевых и оксидных составов в технологии // Термический анализ и фазовые равновесия. Пермь: Пермск. гос. ун-т, 1984. С. 101–111.
  20. Делимарский Ю.К. Химия ионных расплавов. Киев: Наук. думка, 1980. 323 с.
  21. Присяжный В.Д., Кириллов С.А. Химические процессы в расплавленных солевых средах // Ионные расплавы. 1975. № 3. С. 82 – 90.
  22. Khokhlov V., Ignatiev V., Afonichkin V. Evaluating Physical Properties of Molten Salt Reactor Fluoride Mixtures // J. Fluorine Chem. 2009. V. 130. № 1. P. 30–37. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2008.07.018
  23. Sangster J., Pelton A. D. Thermodynamic Calculation of Phase Diagrams of 60 Common-Ion Ternary Systems with Ordinary Ions Containing Cations Li, Na, K, Rb, Cs and Anions F, Cl, Br, I // J. Phase Equilib. 1991. V. 12. P. 511–537. https://doi.org/10.1007/BF02645064
  24. Sangster J., Pelton A. D. Phase Diagrams and Thermodynamic Properties of 70 Binary Alkaline-Halide Systems Containing Common Ions // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1987. V. 16. № 3. P. 509–561. https://doi.org/10.1063/1.555803
  25. Минченко В.И., Степанов В.П. Ионные расплавы: упругие и калориметрические свойства. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2008. 340 с.
  26. Janz G.J. Thermodynamic and Transport Properties for Molten Salts // J. Phys. Chem. Ref. Data 1988. V. 17. № 2. P.319.
  27. Делицын Л.М., Кулумбегов Р.В., Синельщиков В.А., Попель О.С., Сульман М.Г. Ликвационная плавка в системе LiAlSi2O6–Na2SO4–NaF как метод получения фторида лития // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 10. С. 1101–1110. https://doi.org/10.31857/S0002337X22100062
  28. Харченко А.В., Егорова Е.М., Гаркушин И.К., Бурчаков А.В., Яковлев В.М., Новиков В.А. Фазовый комплекс и химическое взаимодействие в трехкомпонентной взаимной системе Li+,Rb+||Br–,CrO2−4 // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 11. С. 1219–1230. https://doi.org/10.31857/S0002337X22110082
  29. Истомова М.А., Гаркушин И.К. Трехкомпонентная взаимная система Li+, K+ || Br–, WO42− // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 7. С. 822–829. https://doi.org/10.31857/S0002337X23070060
  30. Гаркушин И.К., Кондратюк И.М., Дворянова Е.М., Данилушкина Е.Г. Анализ, прогнозирование и экспериментальное исследование рядов систем из галогенидов щелочных и щелочноземельных элементов. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2007. 148 с.
  31. Бурчаков А.В. Моделирование фазового комплекса многокомпонентных систем с учатием хроматов и галогенидов щелочных металлов: Дис. … канд. хим. наук. 02.00.04. Самара: СамГТУ, 2015. 195 с.
  32. Ганин Н.Б. Проектирование и прочностной расчет в системе КОМПАС – 3D V13. 8-e изд. перераб. и доп. М.: ДМК Пресс, 2011. 320 с.
  33. Kang J. 3D Stereo Spatial Phase Diagram for Typical Complex Ternary System // Material Sci Eng. 2019. V. 3(1). P. 38–40. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.02.200
  34. Гаркушин И.К., Истомова М.А., Гаркушин А.И., Егорцев Г.Е. Химическое взаимодействие эквивалентных количеств MF и NaBr (М – K, Rb, Cs) при термическом активировании и кристаллизация из расплава // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2020. Т. 63. Вып. 4. С. 55–62. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20206304.6159
  35. Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. Диаграммы плавкости солевых систем. Ч. I. Двойные системы с общим анионом. М.: Металлургия, 1977. 216 с.
  36. Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. Диаграммы плавкости солевых систем. Ч. II. Двойные системы с общим анионом. М.: Металлургия, 1977. 304 с.
  37. Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. Диаграммы плавкости солевых систем. Ч. III. Двойные системы с общим катионом. М.: Металлургия, 1979. 204 с.
  38. Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. Диаграммы плавкости солевых систем. Тройные системы. М.: Химия, 1977. 328 с.
  39. Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. Диаграммы плавкости солевых систем. Тройные взаимные системы. М.: Химия, 1977. 392 с.
  40. Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. Диаграммы плавкости солевых систем. Многокомпонентные системы. М.: Химия, 1977. 216 с.
  41. Гаркушин И.К., Чугунова М.В., Милов С.Н. Образование непрерывных рядов твердых растворов в тройных и многокомпонентных солевых системах. Екатеринбург: УрО РАН, 2011. 140 c.
  42. Бурчаков А.В., Емельянова У.А., Гаркушин И.К. Анализ фазового комплекса пятикомпонентной взаимной системы Li+,Na+,K+||F-, Cl-,Br– // Матер. II съезда химиков респ. Дагестан. Махачкала: Изд-во ДГУ, 2019. С. 120–122.
  43. Глушко В.П. Термические константы веществ. Справочник. М.: ВИНИТИ, 1981. Вып. X. Ч. 1. 300 с.
  44. Глушко В.П. Термические константы веществ. Справочник. М.: ВИНИТИ, 1981. Вып. X. Ч. 2. 300 с.
  45. Barin I. Thermochemical Data of Pure Substances. Weinheim: VCH, 1995. 1117 р.
  46. Радищев В.П. Многокомпонентные системы. М. 1963. – Деп. в ВИНИТИ АН СССР. № 1516–63. С. 502.
  47. Посыпайко В.И. Методы исследования многокомпонентных систем. М.: Наука, 1978. 255 с.
  48. Посыпайко В.И. Конверсионный метод исследования многокомпонентных взаимных солевых систем // Докл. АН СССР. 1975. Т. 23. № 5. С. 1191–1194.
  49. Козырева Н.А. Матрицы фигур конверсии пятикомпонентных взаимных систем из 9 солей // Докл. РАН. 1992. Т. 325. № 3. С. 530–535.
  50. Трунин А.С. Комплексная методология исследования многокомпонентных систем. Самара: Изд-во СамГТУ, 1997. 308 с.
  51. Уэндландт У. Термические методы анализа. М.: Мир, 1978. 528 с.
  52. Ковба Л.М. Рентгенография в неорганической химии. М.: Изд-во МГУ, 1991. 256 с.
  53. Уманский Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982. 632 с.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024