office@icp.ac.ru
+7 496 522-51-64
|
Совместная работа ученых Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук (ФИЦ ПХФ и МХ РАН) и Центра водородной энергетики (ЦВЭ ПАО АФК «Система») представила интересное решение в области хранения водорода. Исследование опубликовано в журнале Journal of Alloys and Compounds (IF=6.3) Объект исследования представляет собой материал на основе боргидрида магния Mg(BH4)2 и тетрааммиаката боргидрида цинка Zn(BH4)2(NH3)4. В результате взаимодействия этих соединений образуется смешанная структура, позволяющую повысить эффективность процессов химического хранения и генерации водорода. Особенности нового материалаАвторы исследования получили новый материал в результате механохимической обработки в планетарной мельнице или простого нагревания смеси Mg(BH4)2 / Zn(BH4)2(NH3)4 в эквимолярной пропорции. При этом тетрааммиакат боргидрида цинка теряет половину молекул аммиака, которые присоединяется к боргидриду магния, образовавшаяся фаза, содержащая молекулы диаммиакатов боргидридов цинка и магния, (имеющих весьма близкие размеры), образуют смешанную структуру. Квантово-химические расчеты подтвердили стабильность бикатионной (Mg-Zn) структуры. Моделирование показало, что система способна удерживать до пяти молекул аммиака при температурах около 130–175°C. В модельном кристалле формируются группы (BH4‒)2M2+(NH3)2, при этом атомы Zn и Mg образуют искаженные ромбы, объединенные в гофрированные пластины. ПреимуществаНовый материал демонстрирует снижение температуры начала выделения водорода по сравнению с исходными компонентами, сохраняя экзотермический характер реакции. Эта особенность важна для развития автономных и малогабаритных энергетических установок, использующих химические источники генерации водорода для топливных элементов. ПерспективыЭто исследование представляет особый интерес в контексте развития мобильных и компактных энергетических систем, где важна высокая массовая и объемная плотность хранения водорода. Комбинируя катионы металлов можно целенаправленно управлять температурой разложения и другими свойствами водородсодержащих соединений, создавая материалы с заданными свойствами для конкретных практических применений. Работа продолжает традиции российской науки в области химии водородных соединений и открывает новые перспективы для создания эффективных систем хранения водорода, которые могут стать важным элементом будущей водородной энергетики. В исследовании приняли участие научные сотрудники отдела функциональных материалов для химических источников энергии: В.П. Васильев, О.В. Кравченко, А.С. Зюбин, Т.С. Зюбина, М.В. Соловьев, А.В. Шиховцев, А.А. Зайцев и Ю.А. Добровольский V.P. Vasiliev, O.V. Kravchenko, A.S. Zyubin, T.S. Zyubina, M.V. Solovev, A.V. Shikhovtsev, A.A. Zaytsev, Y.A. Dobrovolsky // Hydrogen storage and generation properties of a [Mg(BH4)2] – [Zn(BH4)2(NH3)4] combination system // Journal of Alloys and Compounds, 2025, 1036, 182031. IF=6.3 |
Совместная работа ученых Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук (ФИЦ ПХФ и МХ РАН) и Центра водородной энергетики (ЦВЭ ПАО АФК «Система») представила интересное решение в области хранения водорода. Исследование опубликовано в журнале Journal of Alloys and Compounds (IF=6.3)
Объект исследования представляет собой материал на основе боргидрида магния Mg(BH4)2 и тетрааммиаката боргидрида цинка Zn(BH4)2(NH3)4. В результате взаимодействия этих соединений образуется смешанная структура, позволяющую повысить эффективность процессов химического хранения и генерации водорода.
Особенности нового материала
Авторы исследования получили новый материал в результате механохимической обработки в планетарной мельнице или простого нагревания смеси Mg(BH4)2 / Zn(BH4)2(NH3)4 в эквимолярной пропорции. При этом тетрааммиакат боргидрида цинка теряет половину молекул аммиака, которые присоединяется к боргидриду магния, образовавшаяся фаза, содержащая молекулы диаммиакатов боргидридов цинка и магния, (имеющих весьма близкие размеры), образуют смешанную структуру.
Квантово-химические расчеты подтвердили стабильность бикатионной (Mg-Zn) структуры. Моделирование показало, что система способна удерживать до пяти молекул аммиака при температурах около 130–175°C. В модельном кристалле формируются группы (BH4‒)2M2+(NH3)2, при этом атомы Zn и Mg образуют искаженные ромбы, объединенные в гофрированные пластины.
Преимущества
Новый материал демонстрирует снижение температуры начала выделения водорода по сравнению с исходными компонентами, сохраняя экзотермический характер реакции. Эта особенность важна для развития автономных и малогабаритных энергетических установок, использующих химические источники генерации водорода для топливных элементов.
Перспективы
Это исследование представляет особый интерес в контексте развития мобильных и компактных энергетических систем, где важна высокая массовая и объемная плотность хранения водорода. Комбинируя катионы металлов можно целенаправленно управлять температурой разложения и другими свойствами водородсодержащих соединений, создавая материалы с заданными свойствами для конкретных практических применений.
Работа продолжает традиции российской науки в области химии водородных соединений и открывает новые перспективы для создания эффективных систем хранения водорода, которые могут стать важным элементом будущей водородной энергетики.
В исследовании приняли участие научные сотрудники отдела функциональных материалов для химических источников энергии: В.П. Васильев, О.В. Кравченко, А.С. Зюбин, Т.С. Зюбина, М.В. Соловьев, А.В. Шиховцев, А.А. Зайцев и Ю.А. Добровольский
V.P. Vasiliev, O.V. Kravchenko, A.S. Zyubin, T.S. Zyubina, M.V. Solovev, A.V. Shikhovtsev, A.A. Zaytsev, Y.A. Dobrovolsky // Hydrogen storage and generation properties of a [Mg(BH4)2] – [Zn(BH4)2(NH3)4] combination system // Journal of Alloys and Compounds, 2025, 1036, 182031. IF=6.3