Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓFex та Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCuₓ (x = 0,5, 1, 2)

Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓFex та Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCuₓ (x = 0,5, 1, 2)

Нові сплави Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓ(Fe, Cu)ₓ (x = 0.5, 1, 2) синтезували методом порошкового спікання, для яких досліджено кристалічну структуру та воденьсорбційні властивості. Рентгенівським дифракційним методом порошку визначено їхню кристалічну структуру (структурний тип MgCu₄Sn). Для трьох сплавів с...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2021
Hauptverfasser: Вербовицький, Ю.В., Завалій, І.Ю., Лютий, П.Я., Березовець, В.В.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainian
Veröffentlicht: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2021
Schriftenreihe:Доповіді НАН України
Schlagworte:
Матеріалознавство
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/184818
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓFeₓ та Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCuₓ (x = 0,5, 1, 2)(x = 0,5, 1, 2) / Ю.В. Вербовицький, І.Ю. Завалій, П.Я. Лютий, В.В. Березовець // Доповіді Національної академії наук України. — 2021. — № 6. — С. 59-67. — Бібліогр.: 15 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-184818
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1848182025-02-23T17:35:10Z Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓFex та Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCuₓ (x = 0,5, 1, 2) Synthesis, structure, and hydrogen sorption properties of the Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓFeₓ and Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCuₓ (x = 0.5, 1, 2) alloys Вербовицький, Ю.В. Завалій, І.Ю. Лютий, П.Я. Березовець, В.В. Матеріалознавство Нові сплави Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓ(Fe, Cu)ₓ (x = 0.5, 1, 2) синтезували методом порошкового спікання, для яких досліджено кристалічну структуру та воденьсорбційні властивості. Рентгенівським дифракційним методом порошку визначено їхню кристалічну структуру (структурний тип MgCu₄Sn). Для трьох сплавів синтезовані гідриди із орторомбічною структурою. Для всіх сплавів виготовлено електродні матеріали та отримано основні їх електрохімічні характеристики: максимальну розрядну ємність та циклічну стабільність. Отримані результати порівнювали зі спорідненими сполуками складу Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCoₓ. New Nd₀.₅Pr₀.₅MgNi₄₋ₓ(Fe,Cu)ₓ (x = 0.5, 1, 2) alloys are synthesized by the sintering method and characterized by the X-ray powder diffraction method. The crystal structure and hydrogen sorption properties are studied for some of them. Three hydrides with orthorhombic structure are prepared. Electrode materials for all alloys were made, and their main electrochemical characteristics (maximum discharge capacity and cyclic stability) were established. Additionally, obtained results are compared with related compounds of the composition Nd₀.₅Pr₀.₅MgNi₄₋ₓCoₓ and discussed. 2021 Article Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓFeₓ та Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCuₓ (x = 0,5, 1, 2)(x = 0,5, 1, 2) / Ю.В. Вербовицький, І.Ю. Завалій, П.Я. Лютий, В.В. Березовець // Доповіді Національної академії наук України. — 2021. — № 6. — С. 59-67. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2021.06.059 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/184818 546.3-19’11 uk Доповіді НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Матеріалознавство
Матеріалознавство
spellingShingle Матеріалознавство
Матеріалознавство
Вербовицький, Ю.В.
Завалій, І.Ю.
Лютий, П.Я.
Березовець, В.В.
Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓFex та Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCuₓ (x = 0,5, 1, 2)
Доповіді НАН України
description Нові сплави Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓ(Fe, Cu)ₓ (x = 0.5, 1, 2) синтезували методом порошкового спікання, для яких досліджено кристалічну структуру та воденьсорбційні властивості. Рентгенівським дифракційним методом порошку визначено їхню кристалічну структуру (структурний тип MgCu₄Sn). Для трьох сплавів синтезовані гідриди із орторомбічною структурою. Для всіх сплавів виготовлено електродні матеріали та отримано основні їх електрохімічні характеристики: максимальну розрядну ємність та циклічну стабільність. Отримані результати порівнювали зі спорідненими сполуками складу Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCoₓ.
format Article
author Вербовицький, Ю.В.
Завалій, І.Ю.
Лютий, П.Я.
Березовець, В.В.
author_facet Вербовицький, Ю.В.
Завалій, І.Ю.
Лютий, П.Я.
Березовець, В.В.
author_sort Вербовицький, Ю.В.
title Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓFex та Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCuₓ (x = 0,5, 1, 2)
title_short Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓFex та Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCuₓ (x = 0,5, 1, 2)
title_full Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓFex та Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCuₓ (x = 0,5, 1, 2)
title_fullStr Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓFex та Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCuₓ (x = 0,5, 1, 2)
title_full_unstemmed Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓFex та Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCuₓ (x = 0,5, 1, 2)
title_sort синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів nd₀,₅pr₀,₅mgni₄₋ₓfex та nd₀,₅pr₀,₅mgni₄₋ₓcuₓ (x = 0,5, 1, 2)
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate 2021
topic_facet Матеріалознавство
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/184818
citation_txt Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓFeₓ та Nd₀,₅Pr₀,₅MgNi₄₋ₓCuₓ (x = 0,5, 1, 2)(x = 0,5, 1, 2) / Ю.В. Вербовицький, І.Ю. Завалій, П.Я. Лютий, В.В. Березовець // Доповіді Національної академії наук України. — 2021. — № 6. — С. 59-67. — Бібліогр.: 15 назв. — укр.
series Доповіді НАН України
work_keys_str_mv AT verbovicʹkijûv sintezstrukturatavodenʹsorbcíjnívlastivostísplavívnd05pr05mgni4xfextand05pr05mgni4xcuxx0512
AT zavalíjíû sintezstrukturatavodenʹsorbcíjnívlastivostísplavívnd05pr05mgni4xfextand05pr05mgni4xcuxx0512
AT lûtijpâ sintezstrukturatavodenʹsorbcíjnívlastivostísplavívnd05pr05mgni4xfextand05pr05mgni4xcuxx0512
AT berezovecʹvv sintezstrukturatavodenʹsorbcíjnívlastivostísplavívnd05pr05mgni4xfextand05pr05mgni4xcuxx0512
AT verbovicʹkijûv synthesisstructureandhydrogensorptionpropertiesofthend05pr05mgni4xfexandnd05pr05mgni4xcuxx0512alloys
AT zavalíjíû synthesisstructureandhydrogensorptionpropertiesofthend05pr05mgni4xfexandnd05pr05mgni4xcuxx0512alloys
AT lûtijpâ synthesisstructureandhydrogensorptionpropertiesofthend05pr05mgni4xfexandnd05pr05mgni4xcuxx0512alloys
AT berezovecʹvv synthesisstructureandhydrogensorptionpropertiesofthend05pr05mgni4xfexandnd05pr05mgni4xcuxx0512alloys
first_indexed 2025-11-24T05:03:23Z
last_indexed 2025-11-24T05:03:23Z
_version_ 1849646753285931008
fulltext 59 ОПОВІДІ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2021. № 6: 59—67 Ц и т у в а н н я: Вербовицький Ю.В., Завалій І.Ю., Лютий П.Я., Брезовець В.В. Синтез, структура та во- день сорбційні властивості сплавів Nd0,5Pr0,5MgNi4–xFex та Nd0,5Pr0,5MgNi4–xCux (x  0,5, 1, 2). Допов. Нац. акад. наук Укр. 2021. № 6. С. 59—67. https://doi.org/10.15407/dopovidi2021.06.059 Інтерметалічні сполуки складу RMgM4 (R — рідкісноземельний метал, M — перехідний d-ме тал) та сплави на їх основі інтенсивно досліджуються протягом останніх десяти ро- ків [1]. Вони цікаві не тільки структурними особливостями та фізичними властивостями, але й воденьсорбційними властивостями [2]. Більшість таких сплавів оборотньо погли на- ють водень з газової фази та електрохімічно. Кількість поглинутого водню може сягати 6 H/f.u. Максимальна розрядна ємність, зафіксована у цих фазах, складає майже 400 мА ·год/г. Ра- ніше сплави RMgM4 досліджувалися вибірково [3—7]. Нами проведене системне дос- лідження таких сплавів, зокрема, похідних заміщення (R, R)Mg(M, M)4 та сплавів нес- техіометричного складу R1 Mg1 M4 (R  Y, La, Ce, Pr, Nd, M  Ni, Co, Fe, Mn) [8—15]. Для ряду твердих розчинів на основі RMgM4 встановлено області їх існування, синтезо ва- https://doi.org/10.15407/dopovidi2021.06.059 УДК 546.3-19’11 Ю.В. Вербовицький, https://orcid.org/0000-0002-7662-7526 І.Ю. Завалій, https://orcid.org/0000-0002-9825-6922 П.Я. Лютий, https://orcid.org/0000-0001-7266-1113 В.В. Березовець Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, Львів E-mail: xintermetallics@gmail.com Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd0,5Pr0,5MgNi4–xFex та Nd0,5Pr0,5MgNi4–xCux (x = 0,5, 1, 2) Представлено членом-кореспондентом НАН України І.Ю. Завалієм Нові сплави Nd0,5Pr0,5MgNi4–x(Fe, Cu)x (x  0.5, 1, 2) синтезували методом порошкового спікання, для яких досліджено кристалічну структуру та воденьсорбційні властивості. Рентгенівським дифракційним ме- тодом порошку визначено їхню кристалічну структуру (структурний тип MgCu4Sn). Для трьох сплавів синтезовані гідриди із орторомбічною структурою. Для всіх сплавів виготовлено електродні матеріали та отримано основні їх електрохімічні характеристики: максимальну розрядну ємність та циклічну ста- більність. Отримані результати порівнювали зі спорідненими сполуками складу Nd0,5Pr0,5MgNi4–xCox. Ключові слова: рідкісноземельні та магнієві сплави, кристалічна структура, гідриди, електрохімічні властивості. МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО MATERIALS SCIENCE 60 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2021. № 6 Ю.В. Вербовицький, І.Ю. Завалій, П.Я. Лютий, В.В. Березовець но ряд гідридів із кубічною або/й орторомбічною структурами, побудовано криві гідруван- ня з газової фази для вибраних сплавів. Підвищені параметри розрядної ємності сплавів Pr0,5Nd0,5Mg(Ni,Co)4 [15] спонукали нас продовжити дослідження споріднених матеріалів із заміщеннями Ni  Fe(Cu). Для всіх сплавів вивчено електрохімічні власти вості: вста- новлено максимальну розрядну ємність та дослідже но циклічну стабільність за густиною струму I  50мА/г. Для синтезу сплавів RMgM4 використано компактні метали Pr, Nd, Ni, Fe та Cu чис- тотою не менше 99,9 ваг. % та порошок магнію дисперсністю 325 меш. Спочатку виготов- ляли сплави-лігатури RM4 електродуговою плавкою, далі їх подрібнювали до розміру не більше 0,04 мм і змішували з порошком магнію у відповідній пропорції. Магній вводили у надлишку 3 ваг.% через його випаровування під час синтезу. Отримані суміші пресували в таблетки діаметром 10 мм під тиском 10 т/см2 та запаювали у стальні контейнери під ар- гоном. Синтез проводили при температурі 800 С з повільним нагріванням та охолоджен- ням протягом кількох днів до 500 С. Гомогенізаційний відпал здійснювали при 500 С про- тягом 10 днів. Рентгенофазовий аналіз проводили за даними, отриманими на дифрактоме- трі ДРОН-3М (Cu-K-випромінювання). Експериментальні дифрактограми уточнювали методом Рітвельда за допомогою програми FullProf. Газове гідрування здійснювали за кімнатної температури в автоклаві Сівертста після попередньої активації зразків нагріванням у вакуумі при 200 °С та охолодженні до кімнат- ної температури в атмосфері чистого водню (99,999 %). Кількість поглинутого водню вимі- рювали об’ємним методом. Вихідні сплави подрібнювали та змішували із карбонільним нікелем у співвідношенні 1:3. Одержані суміші формували у вигляді таблеток діаметром 10 мм і товщиною 1 мм шля- хом пресування між двома пластинками губчастого нікелю при навантаженні 10 т/см2. До виготовлених електродів попередньо прикріплювали нікелеву стрічку — провідник струму. Властивості металогідридних електродів отримані у триелектродній системі. Пла- тиновий допоміжний електрод разом із металогідридним електродом поміщали в U-по- дібну чарунку із 6М розчином KOH. Хлоросрібний Ag/AgCl електрод порівняння під’єд- нували до цієї чарунки через агар-агаровий місток. Циклічну стабільність електродів дослі- джували у гальваностатичному режимі за густиною струму заряду та розряду 50 мА/г при кімнатній температурі. Потенціали при цих процесах фіксували між –0,6 В та –1,2 В від- носно Ag/AgCl електрода. Синтезовано ряд однофазних інтерметалічних фаз Nd0,5Pr0,5MgNi4-x(Fe,Cu)x (x  0,5, 1, 2) зі структурою типу SnMgCu4 (просторова група F-43m). У цій структурі атоми Nd і Pr займають позицію атомів Mg (4a), атоми Ni або його статистична суміш з Fe або Cu роз- поділяють позицію атомів Cu (16e), а атоми Mg розташовані в положеннях атомів Sn (4c). Об’єм елементарної гратки для Nd0,5Pr0,5MgNi4–x(Fe,Cu)x збільшується майже лінійно зі зростанням вмісту атомів Fe або Cu (табл. 1) (rNi  1,24 Å, rFe  1,26 Å, rCu  1,28 Å). Профіль- ні і структурні параметри уточнено методом Рітвельда — порівнянням розрахованого про- філю дифрактограми з експериментальним. Експериментальні, розраховані та різницеві дифрактограми однофазних зразків вибраних складів наведені на рис. 1. Газове гідрування вивчали для трьох сплавів: Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Fe0,5, Nd0,5Pr0,5MgNi3Fe та Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Cu0,5. Сплави легко поглинають водень за умов експерименту (кім- 61ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2021. № 6 Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd0.5Pr0.5MgNi4-xFex та Nd0.5Pr0.5MgNi4–xCux 62 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2021. № 6 Рис. 1. Дифрактограми сплавів: а — Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Fe0,5; б — Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Cu0,5; в —Nd0,5Pr0,5MgNi3Fe; г — Nd0,5Pr0,5MgNi3Cu; д — Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Fe0,5H5,0; е — Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Cu0,5H4,2 63ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2021. № 6 Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd0.5Pr0.5MgNi4-xFex та Nd0.5Pr0.5MgNi4–xCux натна температура та максимальний тиск 10 бар H2), утворюючи орторомбічні гідриди із 4—5 H/f.u. Гідрид на основі сплаву Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Cu0,5 виявився нестійким, він роз- кладається з утворенням вихідної кубічної фази (див. рис. 1.). Утворення гідридів супро- воджувалося анізотропним розширенням вихідної гратки в межах 14—15 %. Таке збільшен- ня об’єму добре корелює із кількістю поглинутого водню. Уточнені кристалографічні пара- метри орторомбічних гідридів представлені в табл. 1. Із усіх шести сплавів виготовлено електроди та досліджено їхні електрохімічні пара- метри за струмів заряду і розряду Ich/dis  50 мА/г (табл. 2). На рис. 2 показано залежність між електрохімічною розрядною ємністю та числом циклів. Електроди досягають мак си- мальної ємності після кількох циклів заряду-розряду. Заміщені сплави характеризують ся Таблиця 1. Параметри гратки вихідних фаз та їх гідридів Сплав або гідрид Параметри гратки, Å Об’єм гратки, V, Å3 ΔV/V, % Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Fe0,5 a  7,1367(3) 363,49(3) — Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Fe0,5H5,0 a  5,0862(13) b  5,4972(15) c  7,4218(20) 207,51(10) 14,2 Nd0,5Pr0,5MgNi3Fe a  7,1462(4) 364,94(4) — Nd0,5Pr0,5MgNi3FeH5 a  5,1031(21) b  5,5090(25) c  7,4519(33) 209,49(16) 14,8 Nd0,5Pr0,5MgNi2Fe2 (*) a  7,1592(13) 366,95(12) — Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Cu0,5 a  7,1169(2) 360,468(18) — Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Cu0,5H4,2 (**) a  5,0939(14) b  5,4800(15) c  7,4030(21) 206,65(10) 14,7 Nd0,5Pr0,5MgNi3Cu a  7,1419(3) 364,29(3) — Nd0,5Pr0,5MgNi2Cu2 a  7,1917(3) 371,96(3) — (*) Сплав містить домішки невідомої фази. (**) Нестабільний гідрид, розкладається. Таблиця 2. Властивості електродів на основі сплавів Nd0,5Pr0,5MgNixM4–x Електрод Cmax, мАгод/г Nact C30, мАгод/г S30, % Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Fe0,5 224 5 203 90 Nd0,5Pr0,5MgNi3Fe 167 5 146 88 Nd0,5Pr0,5MgNi2Fe2 77 3 68 88 Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Cu0,5 219 2 180 82 Nd0,5Pr0,5MgNi3Cu 139 3 119 86 Nd0,5Pr0,5MgNi2Cu2 150 3 126 84 64 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2021. № 6 Ю.В. Вербовицький, І.Ю. Завалій, П.Я. Лютий, В.В. Березовець невисокими початковими розрядними ємностями (77—224 мАгод/г) порівняно із Nd0,5Pr0,5MgNi4 (242 мАгод/г). Циклічна стабільність електродів S30 практично не зале- жить від природи замісника та частки його заміщення і знаходиться в межах 82—90 %. Розрядні криві для сплавів Nd0,5Pr0,5MgNi4-x(Fe,Cu)x (x  0,5, 1, 2) у циклі із макси- мальною ємністю наведено на рис. 3. Для всіх електродів видно, що розряд починається зі спадом потенціалу у невеликому часовому проміжку. Далі потенціал зростає повільно формуючи широке плато, що відповідає основному процесу — окисненню десорбованого водню з гідриду. Плато у сплавах із ферумом пологіше у порівнянні зі сплавами із купрумом та характеризується позитивнішими значеннями. У всіх сплавах зі зростанням вмісту фе руму або купруму час розряду електродів зменшується, а потенціал стрімко збільшується в бік позитивних значень. При потенціалі –0,6 В електрод вважається повністю розрядженим. Порівняння досліджених електродів із такими, що містять кобальт, представлено на рис. 4. Як видно із діаграм, зі зростанням перехідного металу у вихідних сплавах макси- мальна ємність збільшується тільки у сплавах із кобальтом. Найкращими показниками харак теризуються сплави з невеликим вмістом перехідного металу. Найгірші показники про являються у всіх сплавах, де половина нікелю заміщена на інший перехідний метал. Циклічна стабільність електродів дещо вища для кобальту, але у більшості випадків вона Рис. 2. Циклічна стабільність електродів за густини струму розряду 50 мА/г Рис. 3. Зміна потенціалу електродів при розряді у циклі з максимальною ємністю 65ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2021. № 6 Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd0.5Pr0.5MgNi4-xFex та Nd0.5Pr0.5MgNi4–xCux вища за 80%. Заміщенням у Nd0,5Pr0,5MgNi4 менших атомів нікелю (rNi  1,24 Å) на більші атоми феруму (rFe  1,26 Å) та купруму (rCu  1,28 Å) очікувалося отримати дещо вищі зна- чення розрядної ємності. Однак їх значення виявилися меншими від Nd0,5Pr0,5MgNi4, на відміну від електродів на основі сплавів, де є часткове заміщення атомів нікелю на кобальт (rCo  1,25 Å). Можливо, це пояснюється природою заміщуваних атомів (а не розмірним фактором), а саме, їх слабшою схильністю до взаємодії із атомами гідрогену і, відповідно, меншою здатністю оборотньо поглинати водень Fe,Cu-вмісними сплавами. Висновки. Таким чином, у праці показано вплив заміщення Fe та Cu на структурні та електрохімічні властивості сплавів Nd0,5Pr0,5MgNi4-x(Fe,Cu)x (x  0,5, 1, 2). Гідрування трьох вибраних сплавів із газової фази зумовило утворення орторомбічних гідридів: Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Fe0,5H5,0, Nd0,5Pr0,5MgNi3FeH5,0 та Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Cu0,5H4,2. Електрохі- мічними дослідженнями встановлено, що заміщення атомів нікелю на ферум або купрум призводить до зменшення максимальної розрядної ємності від 224 до 77 та від 219 до 150 мАгод/г відповідно. Однак усі електроди характеризуються прийнятною циклічною ста- більністю в межах 82—90 % для тридцяти циклів. Порівняльний аналіз з попередньо от- риманими результатами показує, що найкращим є заміщення нікелю на кобальт, яке при- водить до підвищення розрядної ємності від 243 (Nd0,5Pr0,5MgNi4) до 263 мАгод/г для ск- ладу Nd0,5Pr0,5MgNi3,5Co0,5. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. Villars P., Cenzual K. Pearson’s Crystal Data - Crystal Structure Database for Inorganic Compounds. Release 2020/21. ASM International. Materials Park. OH, 2021. 2. Verbovytskyy Yu.V., Zavaliy I.Yu. New metal-hydride electrode materials based on R2–xMgxNi4 alloys for chemical current sources. Materials Science. 2017. 52. P. 747–759. https://doi.org/10.1007/s11003-017-0018-6 3. Wang Z.M., Zhou H.Y., Cheng G., Gu Z.F., Yu A.B. Preparation and electrode properties of new ternary alloys: REMgNi4 (RE  La, Ce, Pr, Nd). J. Alloys Compd. 2004. 384, Iss. 1-2. P. 279—282. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2004.04.087 4. Sakaki K., Terashita N., Tsunokake S., Nakamura Y., Akiba E. Effect of rare earth elements and alloy com- position on hydrogenation properties and crystal structures of hydrides in Mg2–xRExNi4. J. Phys. Chem. C. 2012. 116, Iss. 36. P. 19156–19163. https://doi.org/10.1021/jp3052856 Рис. 4. Порівняння максимальної розрядної ємності (а) та циклічної стабільності (б) для електродів (1) Nd0,5Pr0,5MgNi4-xFex, (2) Nd0,5Pr0,5MgNi4-xCox, та (3) Nd0,5Pr0,5MgNi4-xCux (x  0,5, 1, 2). Штрихова пряма відповідає значенням для нелегованого електрода Nd0,5Pr0,5MgNi4 (Cmax  242 мАгод/г, S30  97 %) 66 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2021. № 6 Ю.В. Вербовицький, І.Ю. Завалій, П.Я. Лютий, В.В. Березовець 5. Denys R.V., Riabov A.B., Černý R., Koval’chuk I.V., Zavaliy I.Yu. New CeMgCo4 and Ce2MgCo9 compounds: Hydrogenation properties and crystal structure of hydrides. J. Solid St. Chem. 2012. 187. P. 1-6. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2011.10.040 6. Sakaki K., Terashita N., Kim H., Proffen T., Majzoub E.H., Tsunokake S., Nakamura Y., Akiba E. Crystal structure and local structure of Mg2–xPrxNi4 (x  0,6 and 1.0) deuteride using in situ neutron total scat- tering. Inorg. Chem. 2013. 52, № 12. P. 7010-7019. https://doi.org/10.1021/ic400528u 7. Shtender V.V., Denys R.V., Paul-Boncour V., Riabov A.B., Zavaliy I.Yu. Hydrogenation properties and crys tal structure of YMgT4 (T  Co, Ni, Cu) compounds. J. Alloys Compd. 2014. 603. P. 7—13. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.03.030 8. Shtender V.V., Denys R.V., Paul-Boncour V., Verbovytskyy Yu.V., Zavaliy I.Yu. Effect of Co substitution on hydrogenation and magnetic properties of NdMgNi4 alloy. J. Alloys Compd. 2015. 639. P. 526—532. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.03.187 9. Verbovytskyy Yu.V., Shtender V.V., Lyutyy P.Ya., Zavaliy I.Yu. Electrode materials based on LaMgNi4–xCox (0 < x < 1) alloys. Powder Met. Met. Ceramics. 2017. 55. P. 559—566. https://doi.org/10.1007/s11106-017-9839-y 10. Verbovytskyy Yu.V., Shtender V.V., Hackemer A., Drulis H., Zavaliy I.Yu., Lyutyy P.Ya. Solid-gas and electrochemical hydrogenation properties of the La1–xNdxMgNi4–yCoy alloys. J. Alloys Compd. 2018. 741. P. 307—314. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.01.067 11. Oprysk V.O., Verbovytskyy Yu.V., Shtender V.V., Lyutyy P.Ya., Zavaliy I.Yu. The Pr1–xLaxMgNi4–yCoy alloys: Synthesis, structure and hydrogenation properties. Solid State Sciences. 2018. 84. P. 112—119. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2018.08.009 12. Shtender V.V., Paul-Boncour V., Denys R.V., Crivello J.-C., Zavaliy I.Yu. TbMgNi4–xCox−(H,D)2 system. I: Synthesis, hydrogenation properties, and crystal and electronic structures. J. Phys. Chem. C. 2020. 124. P. 196–204. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b10252 13. Verbovytskyy Yu.V., Zavaliy I.Yu., Berezovets V.V., Lyutyy P.Ya. Solid gas and electrochemical hydrogena- tion properties of the R1–xR’xMgNi4–yCoy (R, R’  Y, La, Ce) alloys. Phys. Chem. Solid State. 2020. 21. P. 503—509. https://doi.org/10.15330/pcss.21.3.503-509 14. Verbovytskyy Yu., Kosarchyn Yu., Zavaliy I. Solid gas and electrochemical hydrogenation properties of the selected R,R’MgNi4–xMx (R,R’  La, Pr, Nd; M  Fe, Mn; x  0.5, 1) alloys. French-Ukrainian Journal of Chemistry. 2020. 8. P. 126–139. https://doi.org/10.17721/fujcV8I2P126-139 15. Verbovytskyy Yu., Oprysk V., Paul-Boncour V., Zavaliy Yu., Berezovets V., Lyutyy P., Kosarchyn Yu. Solid gas and electrochemical hydrogenation of the selected alloys (R, R)2–xMgxNi4–yCoy (R’, R’’  Pr, Nd; x  0.8 – 1.2; y  0 – 2). J. Alloys Compd. 2021. 876. P. 160155 (1–9). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160155 Надійшло до редакції 20.07.2021 REFERENCES 1. Villars, P. & Cenzual, K. (2021). Pearson’s Crystal Data - Crystal Structure Database for Inorganic Compounds. Release 2020/21. ASM International. Materials Park. OH. 2. Verbovytskyy, Yu. V. & Zavaliy, I. Yu. (2017). New metal-hydride electrode materials based on R2–xMgxNi4 alloys for chemical current sources. Materials science, 52, pp. 747-759. https://doi.org/10.1007/s11003-017-0018-6 3. Wang, Z. M., Zhou, H. Y., Cheng, G., Gu, Z. F. & Yu, A. B. (2004). Preparation and electrode properties of new ternary alloys: REMgNi4 (RE  La, Ce, Pr, Nd). J. Alloys Compd., 384, Iss. 1-2, pp. 279-282. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2004.04.087 4. Sakaki, K., Terashita, N., Tsunokake, S., Nakamura, Y. & Akiba, E. (2012). Effect of rare earth elements and alloy composition on hydrogenation properties and crystal structures of hydrides in Mg2–xRExNi4. J. Phys. Chem. C, 116, pp. 19156-19163. https://doi.org/10.1021/jp3052856 5. Denys, R. V., Riabov, A. B., Černý, R., Koval’chuk, I. V. & Zavaliy, I. Yu. (2012). New CeMgCo4 and Ce2MgCo9 compounds: Hydrogenation properties and crystal structure of hydrides. J. Solid St. Chem., 187, pp. 1-6. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2011.10.040 67ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2021. № 6 Синтез, структура та воденьсорбційні властивості сплавів Nd0.5Pr0.5MgNi4-xFex та Nd0.5Pr0.5MgNi4–xCux 6. Sakaki, K., Terashita, N., Kim, H., Proffen, T., Majzoub, E. H., Tsunokake, S., Nakamura, Y. & Akiba, E. (2013). Crystal structure and local structure of Mg2–xPrxNi4 (x  0,6 and 1.0) deuteride using in situ neutron total scattering. Inorg. Chem., 52, № 12, pp. 7010-7019. https://doi.org/10.1021/ic400528u 7. Shtender, V. V., Denys, R. V., Paul-Boncour, V., Riabov, A. B. & Zavaliy, I. Yu. (2014). Hydrogenation properties and crystal structure of YMgT4 (T  Co, Ni, Cu) compounds. J. Alloys Compd., 603, pp. 7-13. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.03.030 8. Shtender, V. V., Denys, R. V., Paul-Boncour, V., Verbovytskyy, Yu. V. & Zavaliy, I. Yu. (2015). Effect of Co substitution on hydrogenation and magnetic properties of NdMgNi4 alloy. J. Alloys Compd., 639, pp. 526-532. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.03.187 9. Verbovytskyy, Yu. V., Shtender, V. V., Lyutyy, P. Ya. & Zavaliy, I. Yu. (2017). Electrode materials based on LaMgNi4–xCox (0 < x < 1) alloys. Powder Met. Met. Ceramics, 55, pp. 559-566. https://doi.org/10.1007/s11106-017-9839-y 10. Verbovytskyy, Yu. V., Shtender, V. V., Hackemer, A., Drulis, H., Zavaliy, I. Yu. & Lyutyy, P. Ya. (2018). Solid- gas and electrochemical hydrogenation properties of the La1–xNdxMgNi4–yCoy alloys. J. Alloys Compd., 741, pp. 307-314. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.01.067 11. Oprysk, V. O., Verbovytskyy, Yu. V., Shtender, V. V., Lyutyy, P. Ya. & Zavaliy, I. Yu. (2018). The Pr1–xLaxMgNi4–yCoy alloys: Synthesis, structure and hydrogenation properties. Solid State Sciences, 84, pp. 112-119. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2018.08.009 12. Shtender, V. V., Paul-Boncour, V., Denys, R. V., Crivello, J.-C. & Zavaliy, I. Yu. (2020). TbMgNi4–xCox−(H,D)2 system. I: Synthesis, hydrogenation properties, and crystal and electronic structures. J. Phys. Chem. C, 124, pp. 196-204. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b10252 13. Verbovytskyy, Yu. V., Zavaliy, I. Yu., Berezovets, V. V. & Lyutyy, P. Ya. (2020). Solid gas and electrochemical hydrogenation properties of the R1–xR’xMgNi4–yCoy (R, R’  Y, La, Ce) alloys. Phys. Chem. Solid State, 21, pp. 503-509. https://doi.org/10.15330/pcss.21.3.503-509 14. Verbovytskyy, Yu., Kosarchyn, Yu. & Zavaliy, I. (2020). Solid gas and electrochemical hydrogenation properties of the selected R,R’MgNi4–xMx (R,R’  La, Pr, Nd; M  Fe, Mn; x  0.5, 1) alloys. French-Ukrainian Journal of Chemistry, 8, pp. 126-139. https://doi.org/10.17721/fujcV8I2P126-139 15. Verbovytskyy, Yu., Oprysk, V., Paul-Boncour, V., Zavaliy, Yu., Berezovets, V., Lyutyy, P. & Kosarchyn, Yu. (2021). Solid gas and electrochemical hydrogenation of the selected alloys (R’,R’’)2–xMgxNi4–yCoy (R’, R’’ Pr, Nd; x  0.8 – 1.2; y  0 – 2). J. Alloys Compd., 876, pp. 160155 (1–9). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160155 Received 20.07.2021 Yu.V. Verbovytskyy, https://orcid.org/0000-0002-7662-7526 I.Yu. Zavaliy, https://orcid.org/0000-0002-9825-6922 P.Ya. Lyutyy, https://orcid.org/0000-0001-7266-1113 V.V. Berezovets Karpenko Physico-Mechanical Institute of the NAS of Ukraine, Lviv E-mail: xintermetallics@gmail.com SYNTHESIS, STRUCTURE, AND HYDROGEN SORPTION PROPERTIES OF THE Nd0.5Pr0.5MgNi4—xFex AND Nd0.5Pr0.5MgNi4–xCux (x  0.5, 1, 2) ALLOYS New Nd0.5Pr0.5MgNi4–x(Fe,Cu)x (x  0.5, 1, 2) alloys are synthesized by the sintering method and characteri- zed by the X-ray powder diffraction method. The crystal structure and hydrogen sorption properties are stu- died for some of them. Three hydrides with orthorhombic structure are prepared. Electrode materials for all alloys were made, and their main electrochemical characteristics (maximum discharge capacity and cyclic stability) were established. Additionally, obtained results are compared with related compounds of the composition Nd0.5Pr0.5MgNi4–xCox and discussed. Keywords: rare earth and magnesium alloys, crystal structure, hydrides, electrochemical properties.

Ähnliche Einträge