ЗВІТ ПРО НАУКОВО-ДОСЛІДНУ РОБОТУ: „РОЗРОБКА ЕКОЛОГІЧНО ЧИСТИХ, ЕНЕРГООЩАДНИХ ВОДЕНЬ СОРБУЮЧИХ І ФОТОКАТАЛІТИЧНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ СПЛАВІВ І СПОЛУК Мg, ПЕРЕХІДНИХ ТА РІДКІСНО-ЗЕМЕЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ДЛЯ ЇХ ВИКОРИСТАННЯ У ВОДНЕВІЙ ЕНЕРГЕТИЦІ ТА ХІМІЧНИХ ДЖЕРЕЛАХ СТРУМУ "

Abstract

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.