Автореферат (1145334), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Понижение стабильности гидрида магния при частичном замещении атомов магнияатомами переходного металла вызвано ослаблением химической связи Mg-H, однакоодновременно с этим формируется сильная ковалентная связь между атомами водородаи переходного металла, что является лимитирующим фактором для дальнейшейдестабилизации гидрида.2.
Ускорение кинетики сорбции водорода магнием при добавлении переходных металловвызвано формированием на границе раздела магний/переходный металл объёмноцентрированной кубической фазы магния, для которой характерно: а) равномерноераспределение водорода по тетраэдрическим интерстициям решётки металла, что7приводит к отсутствию блокирующего гидридного слоя, б) наименьшая энергияактивации движения водорода, в) наибольший коэффициент диффузии водорода.3.
Коэффициент диффузии водорода в решётке полностью разупорядоченных сплавовможет быть оценён путем моделирования из первых принципов,включающегоследующие этапы: а) построение структурной модели гидридов по данным расчётаэнергии растворения водорода в интерстициях разного типа, б) расчёт функциираспределения энергии растворения водорода, в) расчёт энергии активации длянаиболее вероятных путей диффузии, г) оценка коэффициента диффузии с учётомвероятности занятости исходной и конечной интерстиции.4. Температурная зависимость скоростей релаксации протонов в гидридах металловможет быть интерпретирована в рамках модели, основанной на предположении ососуществовании двух фракций водорода с разной подвижностью, между которымипроисходит обмен со скоростью много большей, чем скорость спин-решёточнойрелаксации протонов, но меньшей, чем скорость спин-спиновой релаксации, причёмдоля водорода в каждой фракции является функцией температуры и может бытьопределена из амплитуды спада сигнала свободной прецессии протонов.5.
На основе проведённых исследований дана рекомендация о составе композитногоматериала для обратимого хранения водорода – магний с добавлением сплава Ti1-х-yVxCry+ 4 вес. % Zr7Ni10 c x ≈ 0,5, y ≈ 0,27. Предложенный материал должен сочетать большуюводородоёмкость магния и высокую кинетику сорбции водорода, характерную длясплавов переходных металлов с объёмно-центрированной кубической кристаллическойрешёткой.Личный вклад автора. Диссертация является обобщением исследований, выполненныхавтором в период с 2006 по 2017 гг. Автору принадлежит постановка задач, выборнаправлений и объектов исследований.
Все представленные в диссертации теоретическиеи численные расчёты, эксперименты и их анализ были проведены соискателем лично, либопод руководством соискателя. Основные результаты и выводы диссертации былиполучены и сформулированы лично автором. В 80% публикаций с участием соискателя онаявляется либо первым автором, либо первым автором выступает студент или аспирант,выполнявший работу под руководством соискателя. В остальных работах вклад соискателязаключался в постановке задачи, проведении теоретических исследований и обсуждениирезультатов.Апробация работы. По материалам диссертации было сделано 43 сообщения на научныхконференциях, в том числе 19 в форме устных докладов, из которых 4 – по приглашению8организационного комитета.
Результаты и положения работы докладывались иобсуждались на следующих конференциях:на серии российских и международных конференций, посвященных исследованию системметалл-водород и материалам для водородной энергетики: International Symposium onHydrogen in Matter (ISOHIM) 2006 (Uppsala, Sweden); Российская Конференция«Физические проблемы водородной энергетики» 2009, 2010 (Санкт-Петербург), IIIМеждународный симпозиум по водородной энергетике, 2009 (Москва); Internationalsymposium “Metal-hydrogen systems. Fundamentals and applications” (MH) 2010 (Moscow,Russia), 2012 (Kyoto, Japan); 2014 (Manchester, United Kingdom); International Conference onHydrogen Storage, Embrittlement and Applications (Hy-SEA) 2014 (Rio de Janeiro, Brazil);на серии международных конференций по магнитному резонансу: International SymposiumNuclear Magnetic Resonance in Condensed Matter, (NMRCM) 2006, 2007, 2008, 2009, 2010,2011, 2012, 2013; European Magnetic Resonance Meeting (EUROMAR) 2008 (St.Petersburg,Russia), 2013 (Hersonissons, Greece); International Conference “Resonances in CondensedMatter” 2011 (Kazan, Russia); XII International Workshop on Magnetic Resonance (Spectroscopy,Tomography and Ecology) 2015 (Rostov-on-Don, Russia) Международный симпозиум«Магнитныйрезонанс:отфундаментальныхисследованийкпрактическимприложениям» 2016 (Казань);на серии международных конференций по исследованию материалов: Solid Compounds ofTransition Elements (SCTE) 2006 (Krakow, Poland), 2008 (Dresden, Germany), 2010 (Annecy,France), 2016 (Zaragoza, Spain), Russian-Mexican workshop on Nanoparticles, Nanomaterialsand Nanoprocessing (Ru-Mex) 2013 (Saint Petersburg, Russia).Результаты также докладывались на семинарах кафедры квантовых магнитных явлений икафедрыядерно-физическихметодовисследованияСанкт-Петербургскогогосударственного университета, а также отдела MCMF Института Нееля НациональногоЦентра Научных Исследований Франции.Достоверность результатов диссертационной работы обеспечивается высоким уровнемвыполненныхэкспериментальныхитеоретическихисследований,совпадениемрезультатов теоретического и численного анализа с экспериментальными данными,полученными автором, и с наиболее надежными данными, имеющимися в литературе.
Наработы автора имеются более 250 ссылок в работах отечественных и зарубежныхисследователей.Работа была выполнена на кафедре ядерно-физических методов исследования (до 2015г. – кафедра квантовых магнитных явлений) Санкт-Петербургского государственногоуниверситета. Ряд экспериментов, представленных в диссертации, проводились в9Институте Нееля Национального Центра Научных Исследований Франции (г.
Гренобль) и вТехническом Университете Дармштадта (Германия) в рамках многолетнего сотрудничествамежду исследовательскими группами.Исследования, проводимые по теме диссертации, были поддержаны инициативнымигрантами Российского Фонда Фундаментальных Исследований и Национального ЦентраНаучных Исследований Франции (совместный российско-французский проект № 07-0892168-НЦНИ-а «Интерметаллические и наноструктурированные композиции на основемагния с большой запасенной ёмкостью обратимого хранения водорода»), МинистерствомОбразования и Науки РФ в рамках аналитической ведомственной целевой программы«Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)» № 2.1.1/2002«Микроструктура, электронные свойства и кинетика водорода в интерметаллических инаноструктурированных композитах – материалах для хранения водорода по данным ЯМРи квантово-химических расчётов», Санкт-Петербургским государственным университетом(тематический план на 2009-2014 гг.
«Импульсная спектроскопия ЯМР анизотропных инаностуктурированных материалов», № 11.0.63.2010).Публикации. Материалы диссертации изложены в 69 печатных работах из них врецензируемых научных журналах опубликовано 23 статьи, написаны 1 монография всоставе коллектива авторов, и по одной главе в 2-х монографиях.Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, спискацитируемой литературы (463 наименования) и списка сокращений и условныхобозначений, используемых в работе. Работа изложена на 278 страницах текста, содержит89 рисунков и 26 таблиц.СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИВ первой главе, являющейся вводно-обзорной, кратко изложены основные требованияк гидридам металлов, применяемым для хранения водорода.
Введены основные понятия,приведена классификация интерметаллических соединений для хранения водорода,обсуждается современное состояние проблемы поиска эффективного материала дляобратимого хранения водорода с большой запасённой ёмкостью. По итогам обзорной частисформулирована цель диссертационной работы.Вторая глава посвящена краткому описанию основных методов исследования,предлагаемых для достижения цели работы – теории функционала плотности (ТФП) иядерному магнитному резонансу (ЯМР), с акцентом на особенности применения данныхметодов для изучения свойств систем металл-водород. В работе, в зависимости отрешаемой задачи и исследуемой системы, предлагается использовать различные10реализацииТФП:дляисследованияупорядоченныхгидридовмагния–полнопотенциальный метод линеаризованных присоединённых плоских волн, для расчётафазовых переходов в неупорядоченных сплавах и их гидридах – метод Корринги-КонаРостокера в приближении когерентного потенциала (ККР-ПКП), для моделированияпроцессов диффузии и распределения водорода в разупорядоченных системах – методсуперячеек в комбинации с методом псевдопотенциалов, для решения ряда задач (влияниеразмера частицы на исследуемые характеристики, эффекты замещения) - кластерныйподход.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
