α 상 Pd박막의 수소 흡수 동역학

The Hydrogen Absorption Kinetics in very thin Pd film(α phase)

${\alpha}$상 영역에서의 Pd박막(두께 $180{\AA}$)의 수소흡수 동역학을 4극 전기비저항측정법을 이용하여 연구하였다. 기체상태의 수소를 Pd 박막에 흡수시켰다. ${\alpha}$상의 매우 낮은 농도영역에서 수소 반응율이 다음과 같이 나타내어졌다. $$v=k\frac{1}{1+KX{_H}}PH{_2}-k^{\prime}\frac{KX{_H}{^2}}{1+KX{_H}}$$ 이는 덩어리 시료의 경우와 같다. 정방향반응의 활성화에너지는 4.6kcal/mol H이고 역방향반응의 활성화에너지는 8.4kcal/mol H이다. 반응엔탈피는 25에서 $40^{\circ}C$영역에서 -3.8kcal/mol H 이다. 박막의 활성화에너지와 반응엔탈피값들은 덩어리의 경우에 비하여 조금 작았는데 이는 덩어리와 박막의 표면적의 차이에 의한것으로 추정된다.

4-probe resistivity measurement technique was used to study kinetics of hydrogen absorption on Pd film ($180{\AA}$ thick) in the ${\alpha}$ phase. Hydrogen gas was introduced to the activated Pd film. For very low hydrogen concentration the following rate law is valid in ${\alpha}$ phase very thin Pd film $$v=k\frac{1}{1+KX{_H}}PH{_2}-k^{\prime}\frac{KX{_H}{^2}}{1+KX{_H}}$$ which is similar to that of bulk. The activation energy of the forward reaction is 4.6kcal/mol H and of the backward reaction 8.4kcal/mol H, which yields the reaction enthalpy -3.8kcal/mol H in the temperature range between 25 and $40^{\circ}C$. The values of activation and enthalpy of thin film are rather smaller than that of bulk sample. This may be due to surface area difference between bulk and film.