КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-19-00342
НазваниеРазработка научно-технических основ аддитивного формирования градиентных композитов на основе сплавов титан-железо для систем хранения водорода
Руководитель Лаптев Роман Сергеевич, Кандидат технических наук, д-р техн. наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" , Томская обл
Конкурс №104 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-403 - Водородная энергетика
Ключевые слова Водородная энергетика, системы хранения водорода, 3Д-прототипирование, теплообменные элементы, эффективная теплопроводность, цифровое моделирование
Код ГРНТИ44.31.39
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на разработку научно-технических основ аддитивного формирования градиентных композитов на основе сплавов титан-железо для систем хранения водорода с применением современных методов цифрового моделирования и аддитивных технологий.
Актуальность обозначенной в проекте научной проблемы обусловлена необходимостью разработки и усовершенствования систем для водородного аккумулирования энергии. Такие системы позволят удовлетворить спрос на системы резервного электроснабжения со стороны ответственных потребителей в отраслях телекоммуникаций и обработки данных, автоматизации и обеспечения безопасности в атомной энергетике, транспортной инфраструктуры, локальных объектов инфраструктуры, а также в распределенных сетях энергоснабжения в случае аварийных ситуаций. Таким образом, полученные результаты могут быть использованы при внедрении новых методов аддитивного производства высокоэффективных систем хранения водорода.
Ожидаемые результаты
По итогам выполнения проекта планируется получить следующие основные научные результаты: составы композиционных материалов-накопителей водорода на основе сплавов титан-железо с полимерной защитной оболочкой для повышения стойкости к окислению и использованию в аддитивных технологии; особенности накопления водорода и влияния полимерной защитной оболочки на стойкость к окислению композитов методами ТГА и ДСК анализа. Будут выявлены закономерности изменения кинетических кривых сорбции и десорбции водорода, изотерм давление-состав (PCI-кривые) в процессах сорбции-десорбции водорода композитами в температурном диапазоне 20-100 С и в диапазоне давлений водорода от 0,03 до 3 МПа. Результаты моделирования влияния различных типов теплоносителей, конструкции теплообменных элементов на тепло- и массоперенос в системе хранения водорода на основе сплавов титан-железо с полимерной оболочкой и теплообменными элементами. На основе теплофизических расчетов будет выполнен выбор оптимальной конструкции системы хранения водорода с теплообменными элементами для изготовления методами аддитивных технологий. Будут изготовлены с помощью аддитивных технологий композиционные материалы-накопители водорода на основе сплавов титан-железо с полимерной защитной оболочкой, а также теплообменные элементы. Результаты исследования для изготовленных с помощью аддитивных технологии композиционных материалов-накопителей водорода на основе сплавов титан-железо с полимерной защитной оболочкой кинетических кривых сорбции и десорбции водорода, изотерм давление-состав (PCI-кривые) в процессах сорбции-десорбции водорода композитами, изготовленными аддитивными технологиями. Результаты исследования для изготовленных с помощью аддитивных технологии композиционных материалов-накопителей водорода на основе сплавов титан-железо с полимерной оболочкой расчетов энергии активации сорбции и десорбции водорода, энтальпии фазообразования в процессах сорбции и десорбции водорода в композитах, изготовленных аддитивными технологиями. Будут определены закономерности влияния параметров наводораживания на морфологию, структурно-фазовое состояние и содержание водорода в композиционных материалах-накопителях водорода на основе сплавов титан-железо, изготовленных аддитивными технологиями. Результаты моделирование тепло- и массопереноса в системе хранения водорода на основе сплавов титан-железо с полимерной оболочкой с теплообменными элементами. Результаты исследования циклической стабильности в процессах сорбции-десорбции водорода композиционными материалами-накопителями водорода на основе сплавов титан-железо с полимерной оболочкой. Будут разработаны рекомендации по синтезу методами аддитивных технологий компактов на основе сплавов титан-железо и полимерной защитной оболочкой для их применения в высокоэффективных системах хранения водорода. Будут разработаны рекомендации по наиболее оптимальной конструкции теплообменников, полученные с применением методов цифрового моделирования и аддитивных технологий, для металлогидридных систем хранения. Полученные в рамках выполнения проекта результаты позволят создать научно-технические основы формирования компактов на основе гидридов металлов методами аддитивного производства для систем хранения водорода с учетом специфики условий эксплуатации. Ввиду этого, ожидаемые результаты несомненно будут соответствовать мировому уровню.