Новые подходы к разработке композитных материалов и систем хранения водорода на основе сплавов титана с железом. Этап 3

За отчетный период была исследована взаимосвязь условий приготовления и последующей обработки сплавов на основе интерметаллида TiFe с характеристиками их активации и последующего гидрирования. Показано, что снижение температуры активации нагревом в вакууме возможно путем введения в исходную шихту 1–2 мас.% мишметалла, выполняющего роль раскислителя. Для сплавов состава TiFe, приготовленных таким образом, достижение максимальной водородоемкости (160–180 л H2/ кг) в ходе первого гидрирования наблюдается после вакуумного нагрева до 300°C, что существенно ниже соответствующего значения (450–500°C) для сплавов TiFe, приготовленных стандартными методами. В результате комплексных исследований, включавших определение фазового состава и морфологии исходных образцов и продуктов их гидрирования, в сочетании с детальным изучением характеристик активации и гидрирования, были установлены механизмы гидрирования сплавов на основе интерметаллида TiFe в зависимости от условий их приготовления и последующей обработки. В композитах на основе указанных сплавов с металл-графеновой добавкой наблюдается покрытие частиц сплава графеновыми слоями, на поверхности которых находятся дополнительные активные центры диссоциативной хемосорбции молекул H2 (наночастицы металла-катализатора). Образующиеся на них атомы водорода переносятся в массу сплава по механизму спилловера, тем самым открывая дополнительный канал, способствующий гидрированию сплава. Это приводит к существенному смягчению условий активации сплавов на основе TiFe, первое гидрирование которых не требует предварительного нагрева в вакууме. Полученные результаты заложили основу разработки новой технологии производства высокоэффективных водород-аккумулирующих материалов на основе сплавов титана с железом и композитов на их основе. С использованием полученных результатов, была наработана опытная партия водород-аккумулирующего композита оптимального состава, который был использован в разработанных прототипах аккумуляторов водорода емкостью 0.55, 1.5 и 5 м3 H2. Результаты работы вошли в 4 статьи (1 – в журнале Q1), в 3 заявки на патент (1 - зарегистрирован), в 8 докладов на конференциях (6 – приглашенных), в спецкурс «Материалы для водородной энергетики», в аспирантскую работу исполнителя Шамова И.Д.