| 1 |
5 июня 2023 г.-24 ноября 2023 г. |
Исследования в области взаимодействия изотопов водорода с металлами и полиметаллическими соединениями |
| Результаты этапа: В результате выполнения работ, запланированных на настоящем этапе, были:
- подготовлен обзор мировой литературы по диаграммам состояния "металл-водород" при высоких давлениях;
- исследовано взаимодействие водорода с полиметаллическими соединениями со структурой кубических и гексагональных фаз Лавеса;
- синтезированы полиметаллические составы ВЭС, содержащих Ti, Zr, V, Hf, Ta, Cr, Mo.
Основываясь на анализе литературных данных и собственный экспериментальны задел, особенно перспективным является направление по созданию материалов с высокой водородной емкостью и с высоким давлением равновесия в широком интервале температур.
В качестве металлической матрицы – сорбента водорода, наиболее перспективны исследования полиметаллических соединений со структурой фаз Лавеса.
С целью получения материалов с высокой плотностью водорода в единице объема и дальнейшего развития физики и химии гидридов на следующих этапах работы предполагается исследование гидридных фаз на основе высокоэнтропийных сплавов переходных металлов.
Все задачи данного этапа полностью выполнены.
|
| 2 |
24 ноября 2023 г.-16 июня 2024 г. |
Исследования в области взаимодействия изотопов водорода с металлами и полиметаллическими соединениями |
| Результаты этапа: Объектами исследования являются сплавы TiZrNbxMo2-xTa и их реакции с
водородом с целью получения сведений о диаграммах состояния систем
"металл–изотоп водорода". В работе используются методы рентгенофазового
анализа, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, построения
изотерм "давление – состав гидрида". Впервые будут получены данные о
термодинамических параметрах реакций с водородом ранее неизученных
полиметаллических соединений, которые могут быть использованы в
различных областях водородной энергетики, использующих
металлогидридные технологии. |
| 3 |
16 июня 2024 г.-24 ноября 2024 г. |
Исследования в области взаимодействия изотопов водорода с металлами и полиметаллическими соединениями |
| Результаты этапа: Выполнен синтез гидридных фаз на основе серии высокоэнтропийных сплавов с объемно-центрированной кубической решеткой и составом TiZrNbTa(Mo1-xVx), где x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 и 1.0. С использованием метода рентгеновской дифракции было установлено, что кубическая решетка сплава при реакции гидридообразования сначала трансформируется в тетрагональную и затем в кубическую гранецентрированную. При этом с увеличением содержания ванадия в образцах гидридов возрастает доля фазы с кубической решеткой и повышается содержание водорода.
Собственными силами изготовлена установка высокого давления.
|
| 4 |
24 ноября 2024 г.-15 июня 2025 г. |
Исследования в области взаимодействия изотопов водорода с металлами и полиметаллическими соединениями |
| Результаты этапа: Согласно Техническому Заданию, Календарному План-графику, Дополнительному Соглашению 2 на четвертом этапе с 01.01.2025 по 15.06.2025 были запланированы следующие работы:
1. Структурные исследования пассивированных гидридных фаз интерметаллических соединений со структурой фаз Лавеса.на основе титана и циркония.
2. Проведение и подготовка отчета о патентных исследованиях по теме металлогидридного хранения водорода и металлогидридного компримирования изотопов водорода при высоком давлении.
По пункту 1. Проведен синтез дейтеридов на основе высокоэнтропийных сплавов Ti0.5Zr0.5CrFeD3.0, Ti0.5Zr0.5V0.5Nb0.5Fe0.5Ni0.5D3.0, Ti1.0Cr1.1V0.1Cu0.1Mn0.7D2.8 и Ti0.5Zr0.5V0.5Cr0.5Fe0.5Ni0.5D3.6 со структурой гексагональной фазы Лавеса состава AB2 С14. С помощью методов нейтронной и рентгеновской дифракции изучена структура дейтеридов и установлено, что они сохранили структурный тип гексагональной фазы Лавеса С14 исходных соединений. Полученные дифракционные данные позволили определить положения атомов металла и дейтерия, и уточнить их позиционные параметры в кристаллической решетке. Установлено, что атомы дейтерия занимают позиции 24l и 12k2, и в меньшей степени позиции 6h1 и 6h2. При этом заселенность позиций с дейтерием зависит от химического состава сплава. Распределение атомов дейтерия согласуется с условиями «блокирования» позиций, ближайших к занятым атомами дейтерия. По материалам работы подготовлена и принята к печати статья в журнале "Поверхность. Рентгеновские синхротронные и нейтронные исследования".
По пункту 2. проведен патентный поиск по теме "Металлогидридное хранение и компримирование водорода при высоком газовом давлении". Глубина патентного поиска – 30 лет. В результате поиска по ключевым терминам "металлогидрид", "хранение водорода", "компримирование водорода", "высокое давление водорода" было выявлено 62 международных патента. Объектами исследования являются металлогидридные системы хранения и компримирования водорода высокого давления. Металлогидридные системы хранения водорода предназначены для аккумуляции водорода, поступающего от источника, и последующего его выделения потребителю или в системы питания преобразователей химической энергии под требуемым давлением. Металлогидридные хранилища могут использоваться в системах автономного, бесперебойного и аварийного энергообеспечения потребителей, в системах обеспечения потребителей чистым водородом высокого давления. Охранных документов, перекрывающих возможность патентования результатов, полученных в МГУ имени М.В.Ломоносова в ходе выполнения патентного поиска не обнаружено, продолжение работы по тематике договора имеет перспективу получения патентоспособных решений
|
| 5 |
16 июня 2025 г.-24 ноября 2025 г. |
Исследования в области взаимодействия изотопов водорода с металлами и полиметаллическими соединениями |
| Результаты этапа: АННОТАЦИОННЫЙ ОТЧЕТ
о работах пятого промежуточного этапа составной части научно-исследовательской работы «Исследования в области взаимодействия изотопов водорода с металлами и полиметаллическими соединениями»
Согласно Техническому Заданию, Календарному План-графику на пятом этапе с 01.01.2025 по 15.11.2025 были запланированы следующие работы:
1. Структурные исследования пассивированных гидридных фаз ВЭС переходных металлов.
2. Подготовка отчета и публикации
По пункту 1.
Высокоэнтропийные сплавы (ВЭС) представляют значительный интерес для исследования, поскольку обладают уникальными свойствами, позволяющими использовать их для практического применения. Такие сплавы имеют высокую жаропрочность, износостойкость и востребованы в промышленности. Большое значение имеет группа сплавов, в составе которых содержаться титан и ниобий. Эти сплавы являются биологически совместимыми с человеческим организмом и могут быть использованы для изготовления имплантов. В последнее время появились работы, в которых исследовали взаимодействие ВЭС с водородом с целью получения гидридных фаз на их основе и изучения их свойств. Гидридные фазы после десорбции водорода представляют собой высокодисперсные порошки. Нанесение такого порошка на режущий инструмент, импланты или детали машин значительно расширяет область применения ВЭСов при снижении стоимости этих изделий. На пятом этапе работ был проведен синтез и исследование структуры гидридной фазы на основе высокоэнтропийного сплава TiZrHfMoTa с объемно-центрированной кубической решеткой.
Проведен синтез образцов гидридной и дейтеридной фазы на основе высокоэнтропийного сплава с объемно-центрированной решеткой TiZrHfMoTa. В гидридной фазе содержание водорода соответствует 1.5 Н/М. Установлено, что при гидридообразовании происходит трансформация кубической решетки в тетрагональную. При этом в случае дейтерида, фазовый переход протекает не полностью. Можно предположить, что образование различных фаз при формировании гидрида и дейтерида вызвано неодинаковым изотопическим упорядочением водорода и дейтерия в междоузлиях кристаллической решетки. В исследованном дейтериде атомы дейтерия заполняют тетраэдрические пустоты в позициях 12d (кубическая решетка) и 4d (тетраэдрическая решетка).
По пункту 2. Подготовлена и направлена в печать статья "CТРУКТУРА ДЕЙТЕРИДОВ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ СПЛАВОВ СО СТРУКТУРОЙ ФАЗЫ ЛАВЕСА С14".
Подготовлен отчет о работах пятого этапа по договору.
|
