РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ-НАКОПИТЕЛЕЙ ВОДОРОДА

Т.Л. Мурашкина, М.С. Сыртанов, Р.Л. Волокитин, В.Н. Кудияров, А.М. Лидер 

Национальный исследовательский Томский политехнический университет,   

Россия, г.Томск, пр. Ленина, 30, 634050 

E-mail: 

tanjuffka@tpu.ru

 

Актуальным вопросом водородной энергетики является разработка  эффективных и безопасных 

накопителей водорода (МНВ) на основе гидридообразующих металлов и металл-органических каркасов 

(MOFs). Соединения на основе титана и магния, обладающие сорбционной емкостью от 3,5 до 7 масс.%, 

являются перспективными для разработок новых систем-накопителей водорода с применением подхода 

композитных материалов, в которых объединяются необходимые свойства двух и более компонентов для 

улучшения  водород-сорбционных  характеристик  МНВ  [1].  Среди  интерметаллических  соединений  на 

основе  титана  выделяют  АВ,  AB2  и  BCC  структуры,  с  добавлением  хрома  и  ванадия  (Ti-Cr-V), 

работающие  при  комнатных  температурах  и  атмосферном  давлении.  Для  МНВ  на  основе  магния  в 

последнее  время  выгодным  кандидатом  рассматриваются  системы  с  добавлением  металл-органических 

каркасов,  что  позволяет  осуществлять  многостадийное  гидрирование/дегидрирование  в  широких 

диапазонах температур с синергетическим эффектом. 

В настоящей работе были проведены исследования сорбционных характеристик синтезированных 

интерметаллических соединений на основе титана и металл-органических каркасов. Методом плавления в 

плазме аномального тлеющего разряда синтезированы интерметаллические соединения TiCr

2

 фазы Лавеса 

заключается в формировании дефектов упаковки, которые могут выступать в качестве путей для переноса 

водорода  с  поверхности  на  внутреннюю  поверхность  образцов  и  улучшать  кинетику  гидрирования  [3]. 

Снижение сорбционной емкости водорода интерметаллического соединения фазы Лавеса TiCr

2

 политипа 

стабильной  гидридной  фазы  TiCr

2

Hx  (x≤0,5)  и  частичных  дислокаций  Шокли.  Движение  частичных 

источником  кристаллографических  разориентировок  между  субзернами  и  приводит  к  образованию 

микродвойниковых границ [2]. 

Сорбционные свойства металл-органических каркасов исследовались на основе синтезированных 

в ТПУ трех типов MOFs: UiO-66-NDC-0BA – использовался обычный сольватермический метод, кислота 

NDC использовалась для образования линкеров; UiO-66-NDC-30AA – в качестве модулятора использовали 

сольватермический  метод  с  добавлением  уксусной  кислоты,  для  образования  линкеров  использовали 

кислоту  NDC;  UiO-66-NDC-50:50  –  использован  сольватермический  метод,  для  образования  линкеров 

использована  смесь  кислот  NDC  и  BDC.  Исследование  сорбции  водорода  при  газофазном 

наводороживании при температуре жидкого азота в диапазоне от 0,1 до 10 атм. водорода  показало, что 

добавление модулятора (образец UiO-66-NDC-30AA) и использование смеси линкеров (образец UiO-66-

NDC-50:50)  приводят  к  увеличению  сорбции  водорода  относительно  материала  UiO-66-NDC-0BA. 

Количество 

поглощенного 

водорода 

для 

-0ВА составляет ≈2,6 масс. % - 30АА ≈3 масс. %, -50: 50 ≈ 3,3 масс. %. 

Работа  выполнена  при  финансовой  поддержке  Государственного  задания  «Наука»  в  рамках 

научного проекта № FSWW–2020–0017.