ИСТИНА

Цель НИР - разработка высокоэффективных сорбентов водорода с повышенной емкостью в области высоких давлений. Применение таких сорбентов в качестве наполнителей в гибридных системах хранения водорода позволит увеличить общее содержания водорода в сосудах высокого давления. Конкретными задачами в рамках проблемы, на решение которой направлен проект, являлись разработка методов получения и активирующей обработки пористых углеродных материалов и координационных каркасных соединений; комплексное изучение строения полученных материалов, включая анализ удельной поверхности и пористой структуры; исследование водородсорбционных свойств активированных материалов в широком диапазоне температур и давлений, построение изотерм абсорбции и десорбции водорода, определение термодинамических и кинетических параметров процесса взаимодействия с водородом.

Проведено исследование взаимодействия металл-органических каркасных полимеров MIL-101(Cr), Z1200, C300, F300 с водородом при давлениях до 1000 бар. Установлено, что во всех изученных системах изотермы избыточной адсорбции имеют выраженный максимум и переходят в отрицательную область при давлениях 140-340 бар. Обнаружено протекание необратимых процессов при взаимодействии в системе С300–Н2 в области высоких давлений, приводящих к деградации пористой структуры и, возможно, связанных с частичным восстановлением структурообразующих ионов Сu2+. Показано, что введение катализаторов диссоциативной хемосорбции водорода в изученные МОКП приводит к смещению максимумов избыточной сорбционной емкости при 298 К в область более высоких давлений. Установлено, что для модифицированных материалов MIL-101(Cr)+Pt/C и Pd@MIL-101(Cr) во всем изученном диапазоне давлений избыточная емкость сохраняет положительные значения. Установлено, что применение индивидуальных МОКП в качестве сорбентов позволяет повысить общее содержание водорода в системе на 15-25%, однако порог их эффективности не превышает 60 бар. Введение металлов платиновой группы (Pt, Pd) приводит к расширению диапазона рабочих давлений до более чем 300 бар при дополнительном увеличении количества запасаемого водорода. Наиболее выраженный эффект достигается для мезопористого MIL-101(Cr) при добавке Pt/C с применении механохимической активации и мостиковой технологии. Наличие крупных пор в координационном каркасном соединении, образование разветвленных углеродных мостиков и повышенная концентрация структурных дефектов в композите могут рассматриваться как ключевые факторы в создании высокоэффективных сорбентов водорода для гибридных систем высокого давления.