НОВЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ ГАЗОГЕНЕРИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ (В ТОМ ЧИСЛЕ КАТАЛИЗАТОРЫ) НА ОСНОВЕ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Исследование посвящено установлению депротонирующего действия аммиака на физико-химические и термические свойства синтезируемых энергоемких соединений переходных металлов на основе глицина. Установлено, что введение аммиака в раствор исходных реагентов оказывает различное влияние на строение и свойства синтезируемых соединений, что, прежде всего, зависит от природы катионов металла. В дальнейшем эти характеристики определяют характер термолиза/горения этих соединений, а также дисперсность и чистоту сложных оксидов (LaCrO₃, CuFe₂O₄, LaFe₀,₉Cu₀,₁O₃), формирующихся в ходе энергоэффективного режима послойного горения. Сформулирован научный подход к синтезу энергоемких глицин-нитратных соединений и управлению характеристиками их термолиза с формированием нанодисперсной каталитически активной фазы непосредственно в зоне горения. В 2017 г. были проведены исследования таблетированной формы твердофазных гидридсодержащих композиций как источников высокочистого водорода для установления кинетических закономерностей газогенерации и определения ключевых факторов, влияющих на скорость этого процесса. Отмечено, что кинетика газогенерации описывается нулевым порядком по гидриду и напрямую зависит от количества катализатора, поэтому варьируя его содержание в таблетке можно задавать скорость образования водорода. Определено, что физико-химические свойства кобальтовых катализаторов также оказывают существенное влияние на скорость газогенерации. Впервые исследования катализаторов с помощью современных физико-химических методов (ПЭМ, ИК, магнитных методов, EXAFS и др.) позволили установить, что от условий синтеза (природы восстанавливающего агента, природы металлсодержащего предшественника и рН раствора солей кобальта, а также температуры термической обработки) зависят их состав, структурные характеристики, дисперсность, магнитные свойства. Показано, что наибольшая скорость газогенерации - 505 см³/мин. на 1 г композиции с содержанием 8,4 мас.% водорода - наблюдается в присутствии наноразмерного непрокаленного кобальтового катализатора, восстановленного боргидридом натрия в солянокислом растворе хлорида кобальта при рН 1,3. Определено, что уменьшая количество воды, в том числе взятой из разных природных источников, можно повысить емкость по водороду системы его генерации. При этом выделяющийся газ содержит только водород независимо от состава воды. В результате была продемонстрирована эффективность твердофазных гидридсодержащих композиций как систем хранения водорода на основе боргидрида натрия, позволяющих отказаться от применения водно-щелочных растворов NaBH₄ с низкой энергоемкостью.