Анотація:
МЕТА РОБОТИ - покращення характеристик фотоанодів для підвищення ефективності перетворення енергії сонячного світла у хімічну енергію водню; підвищити стійкість металогідридних катодів при багаторазовому повторенні електрохімічного заряду-розряду в лужному електроліті, розробка фізико-хімічних принципів створення на основі сплавів і сполук Mg, Ті, Zr, Fе та РЗМ воденьсорбуючих матеріалів, що володіють комплексом необхідних властивостей для їх застосування в якості акумуляторів водню, катодів в лужних малогабаритних нікель-металогідридних акумуляторах та фото-електрохімічних накопичувачах водню.
ОБ’ЄКТИ ДОСЛІДЖЕННЯ - гібридні фотоаноди на основі кремнієвого сонячного елементу та плівок ТiО2, фотоелектрохімічні комірки, електроди з водень сорбуючих сплавів типу АВ5: LаNi4,5Аl0,5 та МmNi4,зА1о,¬2Мnо,5, гідридна фаза МgН2 з легуючими елементами (А1, Ті, Ni), багатокомпонентні високоентропійні сплави Ті-Zг-Сг-V-Fе-Ni, композиційні матеріали на основі сплавів цирконію.
МЕТОДИ ДОСПІДЖЕННЯ - рентгенівська фотоелектронна, термодесорбційна, рентгенівська абсорбційна, рентгенівська емісійна, оже-електронна спектроскопія; растрова електронна, трансмісійна електронна мікроскопія; мас-спектрометрія; високотемпературна дифрактометрія в реальному часі; потенціодинамічний поляризаційних кривих; фотоелектрохімічний, електрохімічний; адіабатична калориметрія; гальваностатичний дослідження зарядно-розрядних характеристик матеріалів, реактивне механічне сплавлення та інші.
Показано, що фотоаноди з більш розвиненою поверхнею мають дещо кращі характеристики, однак їх фотострум залишається у межах до 1 мА/см2, що відповідає ефективності до 1 %. Проведено легування ТіО2 вуглецем з використанням різних сполук: толуолу (С7Н8), СО2, ССI4, ацетилену (С2Н6). У жодному випадку покращення фотовластивостей досягнути не вдалося.
Встановлено, що стійкість сплаву при циклуванні визначається його корозійно-механічним руйнуванням. Залежно від складу сплаву, причина втрати ємності для електродів із ГРП сплавів була різною. Для кобальтвмісних сплавів вона полягала, в основному, у механічному розтріскуванні, в той час як для сплавів без Со, переважала корозія внаслідок розчинення елементів сплаву, особливо алюмінію.
Встановлено, що елементи Ті, Fе, Ni в якості легуючих добавок до магнію в кількості 10% ваг. дозволяють отримати такі воденьсорбційні та кінетичні характеристики гідридної фази MgH2 механічних сплавів- композитів, які забезпечують можливість їх практичного використання в стаціонарних акумуляторах водню.
В сплавах системи СгFеNiСuСоА1х (х=0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0) введення А1 призводить до утворення структури на основі ОЦК твердого розчину, яка існує сумісно з ГЦК структурою, а при концентрації х=3,0 реєструється тільки ОЦК твердий розчин.
Нікелеве і мідне нанопокриття не чинять суттєвого впливу як на перебіг процесу електрохімічного заряду/розряду, так і на перебіг абсорбції/десорбції водню в реакції газ-тверде тіло.
КЛЮЧОВІ СЛОВА: ФОТОЕЛЕКТРОХІМІЧНА КОМІРКА, ГІБРИДНИЙ ФОТОАНОД, ДІОКСИД ТИТАНУ, КАТОДИ, ЦИКЛОСТІЙКІСТЬ, КІНЕТИКА, ВОДНЕВА ЄМНІСТЬ.
Опис:
СКОРОЧЕНИЙ ЗМІСТ ВИСНОВКІВ РЕЦЕНЗЕНТІВ.
Актуальність роботи визначається невпинним розширенням галузей застосування нових металогідридів, що пов’язано в першу чергу з можливістю їх застосування як сплавів-накопичувачів водню з наступним використанням водню в якості екологічно чистого палива. В роботі проведено удосконалення методик отримання нових функціональних водень-сорбуючих матеріалів, головним чином на основі Mg,Ті,РЗМ, та ретельно досліджено їх електронну структуру, термодинамічні, електрохімічні, кінетичні, сорбційні властивості методами РЕМ та мікрозондового аналізу, РФС, РАС, ТДС, рентгеноструктурного аналізу, диференційного термічного аналізу та ін. Вперше встановлено кореляцію особливостей електронної будови гідридних фаз, зокрема характеру переносу заряду від металу до водню в металогідридах, з їх стабільністю. Всі заплановані завдання авторами роботи виконані повністю, робота є завершеним дослідженням, проведеним на високому методичному рівні, а наведені в звіті результати стануть у нагоді при прогнозуванні властивостей нових функціональних матеріалів для водневої енергетики.
ПРОПОЗИЦІЇ ПРО ПОДАЛЬШЕ ВИКОРИСТАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ РОБОТИ.
Результати роботи можуть бути використані для розробки рекомендацій щодо науково обгрунтованого керування термодинамічними та кінетичними властивостями гідридоутворюючих фаз на основі Мg, Ті, РЗМ, що формуються в матеріалах, які використовуються в якості воденьсорбуючих.