office@icp.ac.ru
+7 496 522-51-64
2022 год (этап 1)
Разработан стенд для тестирования интегрированных систем «электролизер- металлогидридный аккумулятор». Стенд включает в себя термостат, манометры, вентили, редуктор, измеритель-регулятор потока водорода, термоэлектрический преобразователь, патрубки и фитинги для соединения с металлогидридным аккумулятором и/или электролизером. Стенд выдает временные зависимости следующих параметров: давление водорода, температура, скорость выделения водорода и скорость поглощения водорода. Также стенд выдает две интегральные характеристики: общее количество выделившего водорода и общее количество поглощенного водорода. Стенд позволяет регистрировать параметры как отдельных устройств (металлогидридный аккумулятор или электролизер), так и интегрированных систем «электролизер-металлогидридный аккумулятор».
Разработан усовершенствованный метод исследования микроструктуры водородсорбирующих композитов на основе гидридов сплавов магния методом просвечивающей электронной микроскопии. Метод основан на использовании эффекта радиолиза фазы гидрида магния в ходе электронно-микроскопического исследования с использованием калибровочных микрофотографий однофазных образцов MgH2, подвергавшихся воздействию различных доз электронного облучения в камере микроскопа. При этом пучок электронов выступает в качестве травителя, позволяя добиться фазового контраста на микрофотографиях исследуемого гетерофазного образца. С использованием разработанного метода проведено исследование микроструктуры частиц гидрированного композита на основе эвтектического сплава Mg89Ni11 с пространственным разрешением порядка 1 мкм.
Проведено детальное исследование процесса генерирования водорода путем гидролиза гидрида магния и нанокомпозитов на его основе в разбавленных водных растворах органических кислот: уксусной (0–3 мас%), щавелевой (0–3 мас%) и лимонной (0–5,8 мас%). Показана высокая эффективность гидролиза MgH2 в водных растворах органических кислот при комнатной температуре. Установлено, что максимальный выход водорода при гидролизе гидрида магния в водном растворе лимонной кислоты при мольном соотношении «кислота/MgH2» выше 1/1 приближается к 100% от теоретического, а время достижения 90% выхода по водороду составляет 1–3 минуты. Высокие скорости гидролиза и выход водорода связаны с образованием буферного раствора цитрат магния/лимонная кислота, способного поддерживать требуемый для завершения реакции pH.
- Проведено исследование гидридообразующих сплавов на основе замещенного LaNi5, характеризующихся пониженными равновесными давлениями абсорбции водорода при температурах, близких к комнатной. Идентифицированы составы интерметаллидов, обеспечивающие обратимую водородоемкость более 1 мас% при работе в диапазоне давлений водорода от <1 (абсорбция при 20˚C) до >2 атм (десорбция при 90˚C). По результатам исследования, в рамках хоздоговора с ИФТТ РАН, разработан металлогидридный аккумулятор водорода низкого давления емкостью 1 м3 (н.у.), который был испытан в интеграции с твердооксидным электролизным генератором, разработанным в ИФТТ РАН и показал высокую эффективность работы.
- Получены высокоэффективные водород-аккумулирующие смеси коммерческих порошков магния и ванадия, не требующие дополнительной механохимической обработки, поглощающие до 6.8 мас% водорода и выделяющие водород при 20–450°C.
-
Построение изотерм абсорбции и десорбции водорода при температуре ниже критической с учетом наклона плато и гистерезиса. Выполнено моделирование работы двухступенчатого металлогидридного термосорбционного компрессора водорода на основе интерметаллидов LaNi5 или LaNi4.9Sn0.1 (первая ступень) и La0.5Ce0.5Ni5 (вторая ступень), с использованием полуэмпирической модели фазовых равновесий (PCT диаграмм) в системах газообразного водорода с металлами и сплавами, позволяющей реалистичную экстраполяцию за пределы экспериментальных диапазонов температур и давлений водорода. Показано, что замена LaNi5 на LaNi4.9Sn0.1 в качестве гидридообразующего материала первой ступени компрессора при прочих равных условиях приводит к увеличению производительности компрессора на 10% при росте затрат теплоты на 17%.
