journal Вестник Объединенного института высоких температур Вестник ОИВТ РАН 2658-669X ОИВТ РАН 139 Моделирование начальных стадий процесса окисления активированного~алюминия в воде Modeling of activated aluminum oxidation in water Жук Андрей Зиновьевич Zhuk A.Z. ОИВТ РАН Иванов Петр Павлович Ivanov P.P. ОИВТ РАН Долженко Александр Владимирович Dolzhenko A.V. ОИВТ РАН Кочанова Светлана Анатольевна Kochanova S.A. ОИВТ РАН Семенова Валентина Анатольевна Semenova V.A. ОИВТ РАН Школьников Евгений Иосифович Shkolnikov E.I. ОИВТ РАН Липатова Ирина Александровна Lipatova I.A. ОИВТ РАН Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia Объединенный институт высоких температур РАН (Москва, Россия) Москва, Россия Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) Moscow, Russia 30 11 2023 9 9 50 56

Работа посвящена экспериментальному и расчетному исследованию начальной стадии реакции окисления активированного алюминия в воде. При изменении температуры воды в~интервале 293--393~К длительность стадии индукции сокращается с 98 до 8~секунд. На этой стадии зависимость скорости реакции окисления алюминия от температуры воды удовлетворительно описывается простым соотношением типа формулы Аррениуса. Оценка энергии активации стадии индукции дает значение около 26~кДж/моль, что заметно ниже значений для неактивированных порошков алюминия. Активирование алюминия заметно снижает энергетические барьеры на индукционной (первой) и кинетической (последующей) стадиях реакции окисления. Сформулированы предположения об отличительных особенностях механизмов начальных стадий окисления порошков активированного и чистого алюминия.

The paper is devoted to the experimental and computational study of the oxidation reaction of activated aluminum in water. The process of hydrogen evolution at the initial stage of the reaction is considered in detail. A statistical and thermodynamic estimation of duration of initial stages of the process in dependence on the temperature of the water supplied to the reactor was carried out.

 водородная энергетика алюмоводный генератор водорода реакция окисления алюминия в воде энергия активации hydrogen energy aluminum oxidation reaction in water aluminum-water hydrogen generator thermodynamic modeling Zhuk A. Z., Borzenko V. I., Buzoverov E. A., Ivanov P. P., Shkolnikov E. I. // Renew Energy. — 2022. — Vol. 197. — P. 1244–50 Zhuk A. Z., Borzenko V. I., Buzoverov E. A., Ivanov P. P., Shkolnikov E. I. // Renew Energy. — 2022. — Vol. 197. — P. 1244–50 Trowell K. A., Goroshin S., Frost D. L., Bergthorson J. M. // Applied Energy. — 2020. — Vol. 275. — P. 115112 Trowell K. A., Goroshin S., Frost D. L., Bergthorson J. M. // Applied Energy. — 2020. — Vol. 275. — P. 115112 Su M., Wang H., Xu H., Chen F., Hu H., Gan J. // Int. J. of Hydrogen Energy. — 2022. — Vol. 47. — No. 17. — P. 9969-9985 Su M., Wang H., Xu H., Chen F., Hu H., Gan J. // Int. J. of Hydrogen Energy. — 2022. — Vol. 47. — No. 17. — P. 9969-9985 Nie H., Schoenitz M., Dreizin E. L. // Int. J Hydrogen Energy. — 2012. — Vol. 37. — No. 15. — P. 11035-11045 Nie H., Schoenitz M., Dreizin E. L. // Int. J Hydrogen Energy. — 2012. — Vol. 37. — No. 15. — P. 11035-11045 Yavor Y., Goroshin S., Bergthorson J. M., Frost D. L., Stowe R., Ringuette S. // Int J Hydrogen Energy. — 2013. — Vol. 38. — No. 35. — P. 14992-15002 Yavor Y., Goroshin S., Bergthorson J. M., Frost D. L., Stowe R., Ringuette S. // Int J Hydrogen Energy. — 2013. — Vol. 38. — No. 35. — P. 14992-15002 Deng Z. Y., Ferreira J. // J. Am. Ceram. Soc. — 2007. — Vol. 90. — P. 1521-1526 Deng Z. Y., Ferreira J. // J. Am. Ceram. Soc. — 2007. — Vol. 90. — P. 1521-1526 Razavi-Tousi S. S., Szpunar J. A. // Int. Journal of hydrogen energy. — 2016. — Vol. 41. — P. 87 Razavi-Tousi S. S., Szpunar J. A. // Int. Journal of hydrogen energy. — 2016. — Vol. 41. — P. 87 Wang X., Li G., Eckhoff R. K. // International Journal of Hydrogen Energy. — 2021. — Vol. 46. — No. 67. — P. 33635-33655 Wang X., Li G., Eckhoff R. K. // International Journal of Hydrogen Energy. — 2021. — Vol. 46. — No. 67. — P. 33635-33655 Rebinder P. A., Shchukin E. D. // Sov. Phys. Usp. — 1973. — Vol. 15. — P. 533–54 Rebinder P. A., Shchukin E. D. // Sov. Phys. Usp. — 1973. — Vol. 15. — P. 533–54 Kravchenko O. V., Semenenko K. N., Bulychev B. M., Kalmykov K. B. // J Alloys Compd. — 2005. — Vol. 397. — P. 58–62 Kravchenko O. V., Semenenko K. N., Bulychev B. M., Kalmykov K. B. // J Alloys Compd. — 2005. — Vol. 397. — P. 58–62 Guo J., Su Z., Tian J., Deng J., Fu T., Liu Y. // International Journal of Hydrogen Energy. — 2021. — Vol. 46. — P. 3453–63 Guo J., Su Z., Tian J., Deng J., Fu T., Liu Y. // International Journal of Hydrogen Energy. — 2021. — Vol. 46. — P. 3453–63 Su M., Wang H., Xu H., Chen F., Hu H., Gan J. // International Journal of Hydrogen Energy. — 2022. — Vol. 47. — P. 9969–85 Su M., Wang H., Xu H., Chen F., Hu H., Gan J. // International Journal of Hydrogen Energy. — 2022. — Vol. 47. — P. 9969–85 Жук А. З., Школьников Е. И., Долженко А. В. // ТВТ. — 2022. — Vol. 60. — P. 637–40 Zhuk A. Z., Shkolnikov E. I., Dolzhenko A. V. // TVT. — 2022. — Vol. 60. — P. 637–40 Zhuk A. Z., Shkolnikov E. I., Borodina T. I., Valiano G. E., Dolzhenko A. V., Kiseleva E. A., Kochanova S. A., Filippov E. D., Semenova V. A. // Applied Energy. — 2023. — Vol. 334. — P. 120693 Zhuk A. Z., Shkolnikov E. I., Borodina T. I., Valiano G. E., Dolzhenko A. V., Kiseleva E. A., Kochanova S. A., Filippov E. D., Semenova V. A. // Applied Energy. — 2023. — Vol. 334. — P. 120693 Gai W., Liu W., Deng Z., Zhou J. // Int.J of Hydrogen Energy. — 2012. — Vol. 37. — P. 13132–140 Gai W., Liu W., Deng Z., Zhou J. // Int.J of Hydrogen Energy. — 2012. — Vol. 37. — P. 13132–140 Bergthorson J., Yavor Y., Palecka J., Georges W., Soo M., Vickery J., Goroshin S., Frost D., Higgins A. // Applied Energy. — 2017. — Vol. 186. — P. 13–27 Bergthorson J., Yavor Y., Palecka J., Georges W., Soo M., Vickery J., Goroshin S., Frost D., Higgins A. // Applied Energy. — 2017. — Vol. 186. — P. 13–27 Vlaskin M., Shkolnikov E., Bersh A. // Int J Hydrogen Energy. — 2011. — Vol. 36. — No. 11. — P. 6484–95 Vlaskin M., Shkolnikov E., Bersh A. // Int J Hydrogen Energy. — 2011. — Vol. 36. — No. 11. — P. 6484–95 Vlaskin M. S., Valyano G. E., Zhuk A. Z., Shkolnikov E. I. // Int J Energy Res. — 2020. — Vol. 44. — P. 8689–715 Vlaskin M. S., Valyano G. E., Zhuk A. Z., Shkolnikov E. I. // Int J Energy Res. — 2020. — Vol. 44. — P. 8689–715 Zhuk A. Z., Sheindlin A. E., Kleymenov B. V., others // Journal of Power Sources. — 2006. — Vol. 157. — P. 921–6 Zhuk A. Z., Sheindlin A. E., Kleymenov B. V., others // Journal of Power Sources. — 2006. — Vol. 157. — P. 921–6 du Preez S., Bessarabov D. // Int J Hydrogen Energy. — 2019. — Vol. 44. — P. 21896–912 du Preez S., Bessarabov D. // Int J Hydrogen Energy. — 2019. — Vol. 44. — P. 21896–912