No abstract

Аннотация. Методом молекулярной динамики исследуется взаимодействие водорода с наночастицами палладия и никеля. Металлическую частицу в модели создавали путем вырезания шара из ГЦК кристалла. Рассматривали частицы диам. 1, 2 и 3 нм. Взаимодействие атомов металла друг с другом описывали с помощью многочастичного потенциала Клери-Розато, построенного в рамках модели сильной связи. Для описания взаимодействий атомов водорода с атомами металла и друг с другом использовали потенциал Морзе, параметры которого были рассчитаны по экспериментальным данным энергии абсорбции, энергии активации надбарьерной диффузии водорода в металле (при нормальных и высоких температурах), энергии связи с вакансией, дилатации. В работе рассматривали температуры от 300 до 1100 К. В процессе компьютерного эксперимента температуру в расчетном блоке удерживали постоянной. Концентрация атомов водорода, вводимых в расчетный блок, соответствовала давлению 10 и 20 МПа. Начальные позиции атомов водорода в расчетном блоке (в металлической частице или вне ее) не влияли на конечное равновесное распределение водорода в расчетном блоке, которое устанавливалось после некоторого времени компьютерного эксперимента, зависящего от температуры. Как показало молекулярно-динамическое моделирование, наночастицы палладия и никеля являются эффективными аккумуляторами водорода, обладающими высокой скоростью обратимого процесса сорбции-десорбции водорода. При комнатной температуре указанные частицы сорбируют практически весь водород, который неравномерно распределяется в объеме частиц, стремясь образовать агрегаты, содержащие по несколько десятков атомов водорода. При этом в случае частиц никеля водород преимущественно располагается вблизи поверхности. В частицах палладия, напротив, водород сильнее связан с решеткой палладия, с ростом температуры образует более крупные агрегаты. Интенсивное испарение водорода частицами палладия и никеля происходит при температуре выше 700 К. При этом, согласно полученным данным, водород сильнее связан с частицами палладия, чем с частицами никеля, и работа, которую нужно затратить на эвакуацию (десорбцию) водорода в случае частиц палладия выше, чем для частиц никеля.