Водородные системы хранения тепловой энергии на основе интерметаллических соединений

Вызовы, стоящие перед современной энергетикой, такие как удовлетворение роста энергопотребления, переход на новые возобновляемые и распределенные источники энергии, снижение нагрузки на окружающую среду, требуют введения в обиход новых способов хранения энергии. Одной из основных форм потребления энергии является тепло в виде обогрева, горячей воды и т.д. Порядка половины мирового энергопотребления приходится на тепловую энергию, и менее 20% на электрическую энергию. При этом преобразование электрической энергии в тепловую в большинстве случаев нецелесообразно и малоэффективно, на практике желательно применять низкотемпературное, низкопотенциальное тепло, сохраняя тем самым ценные энергетические ресурсы и повышая экологическую безопасность энергетических технологий. Хранение энергии в тепловой форме с использованием эффективных теплоаккумулирующих материалов может стать перспективным способом для уменьшения потерь энергии, для сглаживания неравномерностей графиков производства и потребления энергии в различных временных циклах, а также использоваться в системах предпускового подогрева в автономных энергоустановках различного типа. Проект направлен на развитие на развитие новой, как для научного коллектива, так и для водородной энергетики, научной тематики: термохимического аккумулирования энергии с помощью гидридов интерметаллических соединений. По сравнению с физическими методами (теплоемкие материалы, материалы с фазовым переходом) предлагаемый подход отличается более высокими гравиметрическими и объемными плотностями хранения и низкими тепловыми потерями. В термохимическом методе тепловая энергия преобразуется в химическую энергию обратимой реакции образования металлогидрида и не подвержена потерям за счет теплообмена с окружающей средой. Таким образом, исследование новых материалов для термохимического аккумулирования тепла и создание на их основе эффективных систем хранения тепловой энергии является актуальной задачей. В ходе проекта будут исследованы новые интерметаллические соединения различного класса на основе LaNi5 (AB5), ZrMn2 (AB2), TiFe (AB) с высокими тепловыми эффектами реакции сорбции/десорбции водорода для их возможного применения в качестве теплоаккумулирующих материалов. Будут выбраны, разработаны и экспериментально апробированы методы приготовления интерметаллических соединений и исследования их свойств. Будет исследовано влияние легирующих металлов на гистерезис, наклон области фазового перехода твердый раствор водорода - металлогидрид, тепловые эффекты и кинетику реакции сорбции/десорбции водорода. С использованием наиболее перспективных материалов будут проведены экспериментальные исследования процессов тепломассопереноса при аккумулировании и регенерации тепловой энергии с получением данных по плотности хранения энергии, тепловой производительности и температурам регенерации тепла. В результате выполнения проекта в Лаборатории водородных энергетических технологий ОИВТ РАН будет развита новая тематика исследований теплового аккумулирования энергии с помощью водородных систем на базе интерметаллических соединений, освоены новые методы исследований, подготовлены молодые ученые и получены результаты мирового уровня, опубликованные в ведущих научных изданиях по тематике проекта.