↑ Вернуться: ЦКП

УНУ “Изотопный обмен”

Уникальная научная установка (УНУ) “Изотопный обмен” создана в ЦКП “Состав вещества” в 2017 году. Она представляет собой комплекс для изучения кинетики взаимодействия газовой фазы (кислорода, водорода, азота, углеводородов и др.) с материалами для электрохимических устройств с помощью методов, использующих стабильные изотопы.

Основная идея метода изотопного обмена состоит в том, что над исследуемым образцом природного изотопного состава газовая атмосфера обогащается каким-либо компонентом иного изотопного состава, и за счет градиента химического потенциала в системе «газ – твердое тело» начинается перераспределение изотопа.

В УНУ реализовано несколько методов изотопного обмена:

  • с уравновешиванием изотопного состава газовой фазы в статической циркуляционной установке;
  • с импульсной подачей изотопно-обогащенной смеси для работы с двумя изотопными переменными (например, в атмосфере O2-H2O, H2-H2O, CO-CO2 и др.);
  • и метод изотопного обмена в ячейке с разделенным газовым пространством, позволяющий проводить эксперимент при наложении электрического тока.

Особенность нашего экспериментального комплекса заключается в том, что в нем осуществляется анализ изотопного состава газовой фазы. Существенным преимуществом такого подхода является возможность проведения эксперимента in situ, что позволяет выполнить более детальный анализ кинетики обмена изотопа газовой фазы с твердым телом. Кроме того, за счет применения данного метода в комплексе удалось реализовать несколько видов подачи изотопа (непрерывный и импульсный), температурных режимов (изотермический, линейный или заданный по другому закону) и методик изучения изотопного обмена (статическая, циркуляционная, проточная).

УНУ «Изотопный обмен» позволяет решать целый комплекс задач, связанный с механизмом и маршрутами ионного транспорта в оксидных системах, кинетикой и термодинамикой дефектообразования в оксидных материалах, кинетикой массопереноса на границе «электрод – твердый электролит», адсорбционными явлениями на поверхности оксидных материалов, механизмом каталитических процессов в твердооксидных электрохимических устройствах, а также процессов газовыделения при электролизе расплавленных солей.

Исследование кинетики взаимодействия оксидов с газообразным кислородом или водородом методом изотопного обмена позволяет получить важную информацию о характере связи кислорода (водорода) на поверхности оксида и механизме протекающих процессов. Важным достоинством метода изотопного обмена является возможность получения информации о перераспределении неметалла в системе «газ – твердое тело» в условиях химического или адсорбционно-десорбционного равновесия. Этот метод позволяет количественно оценить скорость обмена кислорода на границе «твердооксидный электролит – газ», и изучить воздействие на них различных факторов: температуры, давления газа, состава оксида, природы электродного материала, микроструктуры оксида, потенциала электрода и т.д.

unu1 unu3 unu2

_____________________________________________________________________________________________________

Порядок доступа к установке

Доступ к УНУ “Изотопный обмен” регулируется внутренними документами ИВТЭ УрО РАН: Положением о ЦКП и Регламентом доступа к оборудованию ЦКП и УНУ.

_____________________________________________________________________________________________________

КОНТАКТЫ

Руководитель УНУ «Изотопный обмен»:
д-р. хим. наук, зав. лабораторией ТОТЭ, Ананьев Максим Васильевич

Адрес: 620137 Екатеринбург, ул. Академическая, 20

Тел.: (343) 362-33-01, (343) 374-00-55, (343) 374-50-89 (приемная)

E-mail: amv@ihte.uran.ru