Magnetic susceptibility and equilibrium diagram of PdHn

The limits nαmax and nβmin of the two-phase region of PdHn can only roughly be estimated from the shape of the equilibrium isotherms pH2(n). Other methods applied so far do not yield more accurate results. More precise values can be obtained, however, from measurements of the magnetic susceptibility x as a function of the hydrogen content n at various temperatures. Such x(n) isotherms have been measured at temperatures between 20 and 300°C and H2 pressures up to 140 atm (0 · n · 0.8), using samples of Pd wire (1 mm) and Pd foil (33 μm). In the homogeneity range isotherms for adsorption and desorption were identical, in the two-phase region, however, hysteresis was always observed. Here the desorption curve was taken as the equilibrium isotherm, and was applied to determine the values of nαmax and nβmin by extrapolation. Measurements on Pd black in the same region of pressure and temperature showed a number of peculiarities, for instance smaller values of susceptibility and smaller hysteresis loops as compared with bulk Pd. These can be attributed to the large specific surface area of Pd black as well as to its strongly distorted lattice structure. By means of the measurements on bulk Pd the position of the critical point of the palladium-hydrogen system could be redetermined with rather high precision: Tc = 291 ± 2°C; nc = 0.250 ± 0.005 mol H/mol Pd; Pc = 19.7 ± 0.2 atm H2. The measurements on Pd-black yielded within the limits of error the same values for the critical temperature and the critical pressure, whereas the value of the H/Pd ratio, properly corrected, was found to be a bit higher, namely nc = 0.260 ± 0.005. Die Grenzen nαmax und nβmin des Zweiphasengebietes von PdHn konnen aus der Form der Gleichgewichtsisothermen pH2(n) nur grob abgeschatzt werden. Andere bisher angewandte Methoden liefern keine genaueren Ergebnisse. Prazisere Werte konnen dagegen erhalten werden aus Messungen der magnetischen Suszeptibilitat x als Funktion des Wasserstoff-Gehaltes n bei verschiedenen Temperaturen. Solche x(n)-Isothermen sind im Temperaturbereich 20 bis 300°C und mit H2-Drucken bis zu 140 atm gemessen worden (0 · n · 0,8), und zwar an Proben aus Pd-Draht (1 mm) und Pd-Folie (33 μm). Im Homogenitatsbereich waren die Isothermen fur Absorption und Desorption identisch,im Zweiphasengebiet wurde dagegen stets Hysterese beobachtet. Hier wurde jeweils die Desorptionskurve als Gleichgewichtsisotherme angesehen und zur Bestimmung von nαmax und nβmin durch Extrapolation herangezogen. Messungen an Pd-Mohr im gleichen Druck- und Temperaturbereich zeigten eine Reihe von Besonderheiten, z. B. kleinere Suszeptibilitat und schmalere Hysterese im Vergleich zum kompakten Pd. Diese konnen auf die grose spezifische Oberflache des Pd-Mohrs zuruckgefuhrt werden sowie auf seine stark gestorte Gitterstruktur. Die Lage des kritischen Punktes im Palladium-Wasserstoff-System konnte mit Hilfe der an kompaktem Pd durchgefuhrten Messungen mit verhaltnismasig groser Genauigkeit neu bestimmt werden: Tc = 291 ± 2°C; nc = 0,250 ± 0,005 mol H/mol Pd; pc = 19,7 ± 0,2 atm H2. Die Messungen an Pd-Mohr lieferten innerhalb der Fehlerstreubreite dieselben Werte fur die kritische Temperatur und den kritischen Druck, wahrend fur das H/Pd-Verhaltnis unter Berucksichtigung erforderlicher Korrekturen ein etwas hoherer Wert, namlich nc = 0,260 ± 0,005 gefunden wurde.