Лаборатория металлогидридных энерготехнологий

Научные результаты:

1. С использованием результатов теоретических и экспериментальных исследований были проведены расчеты двухступенчатого металлогидридного компрессора водорода, что позволило выбрать оптимальный рабочий материал первой ступени компрессора, позволяющий повысить (по сравнению с ранее разработанными прототипами) производительность компримирования на 10% и существенно улучшить стабильность работы при изменении параметров.
2. На основании подробного анализа литературных источников показана история исследований и разработок по фундаментальным аспектам материаловедения металлогидридов и их газофазным приложениям, современное состояние и дальнейшие перспективы работ в данной области, направленные на совершенствование и широкое внедрение водородных и металлогидридных технологий.
3. Разработан метод компримирования водорода низкого давления с использованием композитов на основе замещенных гидридообразующих интерметаллидов типа AB₅ с добавкой никель-графенового катализатора. По результатам исследования разработаны прототипы металлогидридных аккумуляторов – компрессоров, позволяющих абсорбировать более 1 нм³ водорода под давлением порядка 1 атм (абс) при температуре 10–20 ˚C и затем компримировать его до давления 2–5 атм при нагреве до 90–150 ˚C.
4. На основании анализа результатов работ по исследованию гидролиза гидрида магния и нанокомпозитов на его основе в водных растворах органических кислот, разработан и испытан прототип генератора водорода высокого давления.
5. На основании экспериментального исследования образцов высокоэнтропийного сплава типа AB₂ (A=Ti,Zr; B=Mn,V,Ni,Cr,Fe), выявлено влияние условий приготовления сплава на его компонентный и фазовый состав, морфологию и водородсорбционные свойства. Показано, что сплавы, приготовленные индукционной плавкой, проявляют ухудшенные водородсорбционные характеристики, в первую очередь обусловленные загрязнением продукта материалом тигля. На основании полученных результатов предложены пути преодоления данного недостатка при масштабировании процесса приготовления водородаккумулирующих сплавов, содержащих титан и цирконий.
6. Разработана компьютерная модель тепломассопереноса в металлогидридных реакторах, впервые учитывающая реальное изменение плотности металлогидридного материала при поглощении им водорода. Использование разработанной модели позволит повысить точность расчета металлогидридных реакторов при их проектировании.

Внедрение результатов исследования:

Результаты разработки металлогидридного материала и аккумулятора – компрессора водорода были внедрены в ИФТТ РАН для компримирования водорода низкого давления, производимого твердооксидным электролизером

Организационные и инфраструктурные преобразования:

3 студента – сотрудники Лаборатории металлогидридных энерготехнологий – поступили в аспирантуру ФИЦ ПХФ и МХ (1 – в 2022 г, 2 – в 2023 г.), в 2024 году планируется поступление в аспирантуру еще 2 сотрудников Лаборатории.

Принято решение Ученого совета ФИЦ ПХФ и МХ поручить двум сотрудникам Лаборатории металлогидридных энерготехнологий организовать научные группы на правах лаборатории.

Образование и переподготовка кадров:

1. В рамках XVII Российской конференции «Физико- химические проблемы возобновляемой энергетики» (Санкт-Петербург, 21–23 ноября 2022 г.) проведена Молодежная школа «Водородные и металлогидридные энерготехнологии», в которой прошли обучение 10 членов научного коллектива.
2. Разработаны новые образовательные программы по водородным и металлогидридным энерготехнологиям, утвержденные в трех образовательных организациях (аспирантура ФИЦ ПХФ и МХ РАН, факультет фундаментальной физико-химической инженерии МГУ им. М.В. Ломоносова и Вятский государственный университет).
3. В рамках IХ Всероссийской школы-конференции молодых ученых «Органические и гибридные наноматериалы» (Иваново, 20-23 июня 2023 г.) проведена II Молодежная школа «Водородные и металлогидридные энерготехнологии» с привлечением в качестве лекторов членов научного коллектива лаборатории и других организаций (в том числе представителей ЮАР и Хорватии). По результатам обучения в Молодежной школе, 25 активно участвовавшим в ней студентам, аспирантам и молодым ученым (включая 12 молодых сотрудников Лаборатории металлогидридных энерготехнологий) вручены соответствующие сертификаты.
4. Сотрудниками Лаборатории защищена 1 кандидатская диссертация.
5. В рамках исполнения дорожной карты развития высокотехнологичного направления «Водородная энергетика» на период до 2030 года (поднаправление №1 «Развитие водородной энергетики и декарбонизации промышленности и транспорта на основе природного газа»), утвержденной протоколом заседания межведомственной рабочей группы по развитию в Российской Федерации водородной энергетики от 28 декабря 2022 г. № 3, в период с 10 ноября по 15 декабря 2023 года проводились курсы повышения квалификации и Водородный чемпионат молодых специалистов и студентов, в котором приняли участие два аспиранта лаборатории, которые получили Удостоверение о повышении квалификации и Дипломы победителя конкурса проектов, а также приглашение продолжить свои исследования в области водородной энергетики.
6. Руководитель и члены научного коллектива регулярно проводили лекции и семинары по тематике научного исследования. В частности, читались еженедельные лекции для студентов ВШЭ, МГУ и МФТИ по тематике научного исследования. Кроме этого, ведущим ученым и его заместителем прочитан курс лекций по тематике научного исследования для слушателей курсов профессиональной переподготовки сотрудников ПАО КАМАЗ.

Сотрудничество:

1. АО «ГИРЕДМЕТ»

2. ИФТТ им. Ю.А. Осипьяна РАН

3. Национальный исследовательский университет «МЭИ»

4. МГУ им. М.В. Ломоносова

5. МИРЭА – Российский технологический университет

6. Университет Западно-Капской провинции (ЮАР)

7. Институт энерготехнологий (Норвегия)

8. Институт редких металлов провинции Гуангдонг (КНР)

9. Индийский технологический институт Тирупати (Индия)