С О Д Е Р Ж А Н И Е 

6 января 2023 г. исполняется 75 лет доктору химических наук, профессору, главному научному сотруднику Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН Евгению Сергеевичу Филатову.

Евгений Сергеевич родился в г. Березники Пермского края. В 1972 году окончил Уральский политехнический институт им. С.М. Кирова по специальности «Машины и аппараты химических производств», и после службы в армии в 1974 году поступил на работу в Институт электрохимии Уральского научного центра АН СССР (ныне Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН). Ученик профессора М.В. Смирнова, с 2007 по 2014 г. он возглавлял лабораторию химических и радиохимических процессов в ионных расплавах, с 2015 года – главный научный сотрудник. Е.С. Филатов сформулировал и реализовал крупную научную программу физико-химических свойств расплавленных солей, разработал новые технологии извлечения и разделения цветных и редких металлов, синтеза ультрадисперсных металлических порошков. в различных высокотемпературных технологиях. По материалам исследований опубликовано более 200 научных работ, сделано около 10 изобретений.

Научно-педагогическая и общественная деятельность Е.С. Филатова широка и разнообразна. Профессор кафедр «Машины и аппараты химических производств» и «Теория металлургических процессов», под его руководством защищено более 30 выпускных квалификационных работ, член диссертационного совета на базе ИВТЭ УрО РАН, Евгений Сергеевич проводит исследования по грантам российских научных фондов, участвует в выполнении совместных проектов с промышленными предприятиями России.

Научный авторитет и эрудиция, неиссякаемый оптимизм, жизнелюбие, душевная теплота и преданность делу снискали Евгению Сергеевичу признание и уважение среди коллег. Коллектив Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН сердечно поздравляет юбиляра и желает ему новых свершений и успехов во всех направлениях деятельности.

DOI: 10.31857/S0235010623010085, EDN: HBZYRQ

18–22 сентября в Эльбрусском учебно-научном комплексе Кабардино-Балкарского госуниверситета им. Х.М. Бербекова прошел первый всероссийский семинар «Электрохимия в распределенной и атомной энергетике», собравший более 90 ученых из ведущих научных центров. Форум организован КБГУ и Институтом высокотемпературной электрохимии УрО РАН, коллективы которых связывает многолетнее сотрудничество, и приурочен к 90-летию университета — одного из крупнейших высших учебных заведений Северного Кавказа. Приветствуя собравшихся, и.о. ректора КБГУ профессор Юрий Альтудов подчеркнул, что нынешний семинар будет способствовать объединению усилий специалистов из разных уголков страны, в том числе молодых ученых, которые составили две трети его участников.

Тематика семинара включала проблемы создания функциональных материалов и электрохимических устройств на основе расплавленных солей, инновационные технологии для водородной и атомной энергетики. Как отметил научный руководитель Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН доктор химических наук, профессор Юрий Зайков, особое внимание было уделено материаловедческим направлениям, вопросам повышения эффективности работы электрохимических устройств для получения водорода, перспективам его использования в различных отраслях, а также технологиям переработки топливной соли на основе фторидов лития, натрия и калия в жидкосолевых ядерных реакторах.

По словам первого заместителя гендиректора АО «Наука и инновации» ГК «Росатом» Алексея Дуба, специалисты госкорпорации заинтересованы в прикладных разработках, в частности в получении композиционных материалов, обладающих уникальными свойствами — низкой коррозионной активностью в некоторых средах, высокими прочностью и теплопроводностью и одновременно относительно небольшим весом, а регулярные встречи с учеными помогают корректировать планы и принимать эффективные решения.

В будущем планируется проводить семинар «Электрохимия в распределенной и атомной энергетике» ежегодно с приглашением представителей предприятий реального сектора экономики и отраслевых институтов, потенциальных заказчиков и индустриальных партнеров для обсуждения коммерциализации научных разработок.

А. В. Суздальцев, Т. А. Гевел, Ю. А. Парасотченко, О. Б. Павленко. 

АННОТАЦИЯ

Благодаря своей распространенности в природе и свойствам, кремний является одним из самых востребованных материалов в различных отраслях промышленности. В настоящее время металлургический кремний получают карботермическим восстановление кварца, который затем подвергают гидрохлорированию и многократному хлорированию для получения солнечного кремния. В данном кратком обзоре представлен анализ альтернативных методов получение кремния электролизом расплавленных солей. Рассмотрены факторы, определяющие выбор состав расплавленных солей, типичные осадки кремния, полученные электролизом расплавленных солей. Выполнена оценка результатов и перспектив дальнейшего использования электроосажденного кремния в литий-ионных источниках тока и репрезентативные результаты испытаний по использованию электролитического кремния для устройствах преобразования солнечной энергии. Отмечены задачи, которые необходимо решить для практической реализации методов электролитического производства образцов кремния, пригодных для новых устройств и материалов преобразования и накопления энергии.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: кремний, электроосаждение, тонкие пленки, волокна, расплавленные соли, литий-ионные источники тока, фотопреобразователи

DOI: 10.31857/S0235010623010127

EDN: DGGZCD

А.В. Крылосов, И.Б. Половов, О.И. Ребрин. 

АННОТАЦИЯ

Сведения о плотности и электропроводности солевых расплавов представляют интерес как для оценки возможности их использования для электролитического получения и рафинирования бериллия и других технологических процессов, так и анализа возможного взаимодействия компонентов. Данные о плотности расплавленных солевых систем, содержащих фторид бериллия и хлориды щелочных металлов, получены методом гидростатического взвешивания. Шар-поплавок и нить подвеса были выполнены из платины. В качестве материала тигля и чехла термопары использовали окись бериллия. В системах BeF₂–MeCl (Me = Li, Na, K, Cs) и BeF₂–(Li–K)_эвт.–Cl исследовано от 9 до 14 расплавленных солевых смесей, содержащих от 0 до 100% фторида бериллия при повышении температуры на 100–200 К от температуры плавления смеси со средним шагом 10 К. В связи с особенностями поведения индивидуального фторида бериллия при нагревании выше температуры плавления (высокая вязкость и интенсивное испарение) плотность расплавленной соли измеряли методом максимального давления в газовом пузырьке.

Одновременно с плотностью капиллярным методом была измерена электропроводность этих расплавов. Материал измерительной ячейки – окись бериллия, измерительные электроды – платиновые стержни диаметром 1 мм. Постоянную ячейки определяли и регулярно контролировали по расплаву высокочистого хлорида калия.

Все операции по подготовке солевых смесей, отбору проб для химического анализа и измерение свойств проводили в изолированной атмосфере сухого и дополнительно очищенного аргона.

Результаты измерений представлены на графиках и в форме полиномов первого и второго порядка, отражающих зависимость плотности и электропроводности от температуры для различных составов солевых смесей. Значения одновременно измеренных величин плотности и электропроводности использовали для расчета молярного объема и молярной электропроводности электролитов. Изотермы молярного объема имеют практически линейный характер, что указывает на слабое взаимодействие компонентов расплава. Изотермы молярной электропроводности имеют характерный перегиб в области составов, содержащих около 30 мол. % фторида бериллия, что может быть связано с образованием комплексных соединений в жидкой фазе.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: фторид бериллия, расплавы, хлоридно-фторидный электролит, плотность, электропроводность, хлориды щелочных металлов, эвтектика

DOI: 10.31857/S0235010623010061

EDN: HEKXTS

Р.Х. Дадашев, Р.А. Кутуев, Д.З. Элимханов.

АННОТАЦИЯ

В работе представлены результаты измерения поверхностного натяжения (σ) и плотности (ρ) расплавов индий-олово. Измерения σ и ρ проведены разными методами. Поверхностное натяжение измерено методом лежащей капли и максимального давления в капле, а плотность – ареометром и методами лежащей капли. Для исследований использованы металлы высокой чистоты In-00, олово – ОВЧ. Максимальная ошибка измерения σ равна 0.8%, а ρ – 0.2%.

Зависимость σ расплавов In-Sn от состава характеризуется экстремумом (пологим минимумом) в области эквимолярного состава. С ростом температуры глубина минимума уменьшается, его положение смещается в сторону чистого индия. Молярные объемы имеют небольшие положительные отклонения от аддитивных значений. С увеличением температуры молярные объемы приближаются к аддитивным величинам.

Методом лежащей капли были измерены температурные зависимости σ и ρ разбавленных по индию растворов In-Sn. Показано, что добавки индия понижают поверхностное натяжения олова. С учетом того, что значение поверхностного натяжения индия выше, чем у олова, такой результат свидетельствует о том, что изотермы поверхностного натяжения системы индий-олово должны пройти через минимум.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: поверхностное натяжение, плотность, бинарные системы, изотермы поверхностного натяжения.

DOI: 10.31857/S0235010623010024

EDN: HIKJRG

Е. В. Кириллова. 

АННОТАЦИЯ

Методом спектроскопии электрохимического импеданса исследованы закономерности поведения емкости иридиевого электрода в зависимости от основных физико-химических параметров: электрического потенциала, температуры, радиуса катиона щелочного металла. Также проведена проверка влияния частоты сигнала, использующегося в переменнотоковых электрохимических методах исследования, на величину емкости и форму емкостной кривой. Данные по емкости иридиевого электрода получены в расплавленных хлоридах натрия, калия и цезия в диапазоне температур 1093–1123 K и диапазоне частоты переменного сигнала 3·10⁰–3·10⁴ Гц во всей доступной области электрической поляризации. Полученные емкостные кривые имеют два основных минимума с максимумом между ними. Один из этих минимумов (катодный) идентифицирован как классический потенциал минимума емкости. Уменьшение частоты сигнала и температуры эксперимента, а также увеличение радиуса катиона в ряду NaCl–KCl–CsCl приводит к появлению одного или двух дополнительных минимумов в области потенциалов между основными минимумами. Глубина этих промежуточных минимумов возрастает с ростом радиуса катиона щелочного металла солевого электролита, а их потенциал при этом смещается в положительную сторону. Расчетные значения емкости двойного электрического слоя и адсорбционной емкости были получены методом эквивалентных электрических схем. Один из дополнительных минимумов, полученных при прямом измерении зависимости емкости электрода от потенциала на высокой частоте, воспроизводится при расчете емкости двойного слоя. Второй из дополнительных минимумов, полученных на низкой частоте, воспроизводится при расчете адсорбционной емкости.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: иридий, хлориды щелочных металлов, емкость, потенциал минимума емкости, адсорбция

DOI: 10.31857/S0235010623010048

EDN: HIBYAL

А.С. Толкачева, М.А. Конопелько. 

АННОТАЦИЯ

Научно-технические разработки в области топливных элементов на расплавленных карбонатах (MCFC) в последнее время ориентированы на улучшение их характеристик в режиме преобразования парниковых газов для хранения химической энергии. Изменение состава газа, питающего MCFC, требует поиска новых устойчивых составов загустителя.

В представленной работе проведены коррозионные испытания магнезиальной керамики в эвтектических карбонатных расплавах Li₂CO₃–Na₂CO₃ и Li₂CO₃–K₂CO₃ при 600°С в течение 270 ч. Подтверждено, что оксид магния MgO проявляет низкую растворимость в расплавах карбонатных солей щелочных металлов и высокую химическую устойчивость. Выводы о стабильности материала основаны на результатах элементного анализа расплавов, результатах рентгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии. Магнезиальная керамика может быть рекомендована в качестве загустителя расплавленного электролита в химических накопителях энергии, работающих на воздухе в качестве преобразователей парникового газа.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: MgO, эвтектика, карбонат, Li₂CO₃–Na₂CO₃, Li₂CO₃–K₂CO₃

DOI: 10.31857/S0235010623010097

EDN: HEDRVF

В.Е. Кротов, Ю.П. Зайков. 

АННОТАЦИЯ

В настоящее время известны два механизма электролитического синтеза интерметаллидов (ИМ) при одновременном восстановлении (co–reduction) их ионов на катоде в солевых расплавах. И оба они являются ошибочными. Один из них противоречит экспериментальным данным и нарушает законы термодинамики. Другой не представляет собой процесс совместного восстановления, так как на катоде должны одновременно восстанавливаться ионы обоих металлов, а не одного из них. Работа не содержит новых экспериментальных данных, она носит чисто теоретический характер. Предложен и термодинамически обоснован механизм co–reduction процесса. Впервые показано, что первые кристаллы ИМ возникают не на поверхности электроположительного металла, а они кристаллизуются на поверхности бинарного гомогенного твердого раствора, состоящего из компонентов ИМ, который образуется в начальный момент электролиза. Показано и термодинамически подтверждено, что ионы электроотрицательного металла восстанавливаются с деполяризацией. Впервые приведены электрохимические уравнения кристаллизации фазы постоянного состава при длительном электролизе, а также электрохимические уравнения кристаллизации других фаз интерметаллидов на поверхности предыдущих. Впервые объяснено наличие нескольких фаз ИМ в катодном осадке, полученном при длительном электролизе в гальваностатических условиях. Рассмотрен механизм электрокристаллизации ИМ для случаев гальваностатического и потенциостатического режимов электролиза, а также для циклической и прямоугольной вольтамперометрии. Он применим также к co–reduction процессу кристаллизации соединений металлов с неметаллами.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: интерметаллиды, механизм образования; электролиз; совместное восстановление ионов, расплавленная соль, электрохимические реакции

DOI: 10.31857/S023501062301005X

EDN: HIPZOH

Э.А. Карфидов, Ю.П. Зайков, Е.В. Никитина, К.Е. Селиверстов.

АННОТАЦИЯ

Были проведены эксперименты по определению скорости коррозии нержавеющей стали AISI 316 во фторидных расплавах с различной концентрацией O^2– (путем добавления в расплав оксида лития в диапазоне концентраций от 0 до 5 мас. %). В результате серии экспериментов установлено, что происходит снижение скорости коррозии на порядок при концентрации анионов кислорода в расплаве от 0.2 до 0.4 мас. %, что может свидетельствовать об обнаружении явления высокотемпературной пассивации материала за счет модифицирования состава фторидного расплава и снижения его коррозионной активности. Кроме того, типичный для нержавеющих сталей тип межкристаллитной и питтинговой коррозии во фторидных расплавах, наиболее опасной с точки зрения конструкционного реакторного материала, при добавлении оксида лития изменяется на сплошной за счет “залечивания” отдельных коррозионных очагов избыточными кислородсодержащими соединениями. Установлено образование защитного слоя шпинельного типа толщиной 1 мкм.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

коррозия, кандидатные материалы для ЖСР, расплав галогенидов щелочных металлов, высокотемпературное пассивирование, оксиды шпинельного типа

DOI: 10.31857/S0235010622040065

EDN: DHSZUO