|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Разработка высокоэффективных материалов для хранения и подачи водорода в арктических условияхНИР
Development of highly efficient materials for storage and supply of hydrogen in arctic conditions
- Руководитель НИР: Митрохин С.В.
- Ответственный исполнитель: Прохоренков М.А.
- Подразделение: НИЛ энергоемких и каталитически активных веществ
- Срок исполнения: 1 января 2023 г. - 31 декабря 2024 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 23-29-00418
- Номер ЦИТИС: 123021700062-4
- Тип: Разработка
- Приоритетное направление научных исследований: Энергоэффективность и энергосбережение
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
- Критическая технология России: Технологии новых и возобновляемых источников энергии, включая водородную энергетику
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.17.15 Неорганическая химия
- 44.31.39 Водородная энергетика
- Классификатор OECD: Неорганическая и ядерная химия
-
Ключевые слова:
взаимодействие с водородом, водородная энергетика, арктические энергоустановки, металлогидрид
metal hydride, arctic power plants, interaction with hydrogen, hydrogen energy -
Описание:
Целью проекта является разработка сплавов и получение не содержащих благородные и редкие металлы материалов для аккумулирования водорода, способных обеспечивать необходимые выходные давления водорода при температурах 223-273К. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи: в области материаловедения - выбрать группы водород аккумулирующих сплавов, не содержащих благородные и редкие металлы; в области статистики и физической химии - для оптимизации экспериментальных исследований предложить модель выбора и расчета составов исходных сплавов, подходящих по своим водородсорбционным характеристикам цели проекта и установить соответствие полученных экспериментальных результатов и результатов модельных расчетов. Задача создания водород аккумулирующих материалов, пригодных для использования при низких температурах, ставится впервые в мире. В результате выполнения проекта планируется создать интерметаллические материалы для для хранения и раздачи водорода, не содержащие благородные и редкие металлы и способные эффективно функционировать в арктических условиях
-
Abstract:
The aim of the project is to develop alloys and obtain materials for hydrogen storage that do not contain noble and rare metals and are capable of providing the necessary output hydrogen pressures at temperatures of 223-273K. To achieve this goal, it is necessary to solve the following problems: in the field of materials science - to select groups of hydrogen storage alloys that do not contain noble and rare metals; in the field of statistics and physical chemistry - to optimize experimental research, propose a model for selecting and calculating the compositions of initial alloys that are suitable for the purpose of the project in terms of their hydrogen sorption characteristics and establish the correspondence between the experimental results and the results of model calculations. The task of creating hydrogen storage materials suitable for use at low temperatures is being set for the first time in the world. As a result of the project, it is planned to create intermetallic materials for the storage and distribution of hydrogen that do not contain noble and rare metals and are able to function effectively in arctic conditions.
-
Планируемые результаты:
Будет сделан критический анализ литературы, выбор групп сплавов, удовлетворяющих цели проекта. Будут подготовлены базы экспериментальных данных по термодинамическим параметрам взаимодействия водорода с выбранными группами сплавов. Будет проведен расчет оптимальных составов сплавов для аккумулирования водорода, синтез сплавов и экспериментальная проверка соответствия их термодинамических параметров в соответствии с задачами проекта
-
Научный задел:
Выполнен проект РФФИ-БРИКС 19-58-80008. Созданы базы термодинамических данных для реакций с водородом сплавов АВ2- и ОЦК-типов. Обновленная и переработанная версия компьютерной программы для выбора сплавов наиболее соответствующих требуемым по термодинамическим параметрам позволяет обрабатывать до 600 записей для 10-компонентных сплавов. С использованием вышеуказанной программы были рассчитаны составы сплавов, наиболее подходящих для использования в качестве рабочих тел ступеней металлогидридного компрессора
- Добавил в систему: Митрохин Сергей Владиленович
Источник финансирования НИР
| грант РНФ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Разработка высокоэффективных материалов для хранения и подачи водорода в арктических условиях |
| Результаты этапа: Для всех практических применений ИМС необходимо оптимизировать их рабочие параметры. Одними из важных характеристик рассматриваемых соединений являются изотермы абсорбции/десорбции водорода, по которым можно судить о количестве обратимо поглощаемого водорода, а также о параметрах (Р, Т), при которых данный процесс должен быть предпочтительно проведен при практическом использовании. На основе литературных данных созданы базы термодинамических данных для реакций с водородом сплавов АВ5- и АВ2-типов. Каждая запись базы содержит данные о химическом составе сплава – стехиометрические коэффициенты, термодинамические параметры реакций абсорбции/десорбции водорода – либо энтальпия и энтропия реакции, или коэффициенты А и В в уравнении вант-Гоффа. В настоящий момент эти базы включают – для составов АВ5 810 записей, для составов гексагональных АВ2 абсорбция 40 записей, десорбция 394 записи, для кубических АВ2 абсорбция 12 записей, десорбция 69 записей. Вычислены коэффициенты полинома, а затем, путем перебора определены стехиометрические коэффициенты компонентов металлов сплава, удовлетворяющие заданным значениям давления абсорбции/десорбции водорода при определенной температуре. В результате таких вычислений с использованием базы данных десорбции соединений со структурным типом гексагональных фаз Лавеса (C14), для исследования в настоящем проекте были выбраны следующие составы, которые удовлетворяют расчётным равновесным давлениям от 1 до 1000 атм. при температурах от -30oC до 80oC: 1) (TiZr0,1)1,1Cr1,1Fe0,6Mn0,6 2) Zr0,2Ti0,8Fe1,6V0,4 3) TiCr0,7V0,1Cu0,1Mn1,1 4) TiFe1,4V0,6 5) Ti0,86Zr0,14(V0,18Fe0,82)1,86 Были построены изотермы абсорбции/десорбции водорода этими сплавами и определены энтальпии и энтропии реакций с водородом. Используя уравнение вант-Гоффа были определены значения равновесных давлений абсорбции/десорбции водорода при температуре -30, 25 и 80оС. Полученные экспериментальные и расчетные результаты сравнивали с помощью коэффициента корреляции Пирсона. Для реакции десорбции этот коэффициент составил р=0,868, что является вполне удовлетворительной величиной, позволяющей заключить о пригодности предложенной модели. В случае абсорбции р=0,656. В результате выполнения работ по проекту в отчетном периоде были получены и исследованы сплавы накопители водорода АВ2-типа со структурой гексагональной фазы Лавеса на основе титана и циркония. Сплавы отличаются высоким равновесным давление десорбции выше 1 атм, что позволяет использовать их в металлогидридных практических задачах в арктических условиях. Для успешного применения статистической модели прогноза для реакций абсорбции/десорбции водорода кубическими сплавами типа АВ2 фаз Лавеса необходимо получение дополнительных данных по термодинамическим характеристикам для увеличения количества записей в базах и расширения границ концентраций компонентов для интерполяции. | ||
| 2 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Разработка высокоэффективных материалов для хранения и подачи водорода в арктических условиях |
| Результаты этапа: | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".