Диссертация (1145336), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Таким образом, исследование данных соединений в современныхимпульсных высокопольных ЯМР спектрометрах оказывается неэффективным.В нашей работе мы сосредоточились на двух классах материалов дляхранения водорода: гидридах на основе магния и неупорядоченных гидридахсплавовпереходныхметалловTi-V-Cr.Интерескисследованиюданныхматериалов обусловлен, во-первых, возможностью изучения на их примере рядафундаментальных вопросов систем металл-водород, а во-вторых, возможностьюрешения прикладных задач, связанных с улучшением характеристик указанныхсистем, важных для их использования как материалов для хранения энергии.7Особенностьюнашегоподходаявляетсякомбинациядвухметодовисследования систем металл-водорода – теории функционала плотности иядерного магнитного резонанса – для разработки стратегии поиска новыхкомпозитных материалов с высокой запасенной ёмкостью и высокой кинетикойсорбции водорода.Цельюдиссертационнойработыявляетсяисследованиеосновныхзакономерностей, отражающих влияние состава и структурных особенностей рядагидридов интерметаллических соединений на их характеристики, важные с точкизрения хранения водорода, и установление корреляции между исследуемымисвойствами, на базе комплементарного подхода, включающего в себя привлечениеметодов теории функционала плотности и ядерного магнитного резонанса.Основные задачи исследованияВ соответствии с целью исследования были поставлены следующие основныезадачи:1.
на основе теоретических расчётов объяснить механизмы, отвечающие запонижение стабильности гидрида магния при частичном замещении магнияна атомы переходного металла;2. объяснить эффект улучшения кинетики сорбции водорода магнием придобавлении к нему переходных металлов с объёмно-центрированнойкубической структурой;3. выполнить теоретические исследования влияния состава и структурыгидридов сплавов Ti-V-Cr на их стабильность и структурные фазовыепревращения, вызванные вхождением водорода в решётку сплава;4. разработать модель гидрида неупорядоченного сплава Ti-V-Cr и методикуопределения путей диффузии водорода в решётке сплава;5.
взаимодополняющимиметодамиядерноймагнитнойрелаксацииидиффузометрии выполнить экспериментальное исследование влияния8состава гидридов неупорядоченных сплавов Ti-V-Cr и методики их синтезана подвижность водорода;6. разработать рекомендации по составу и строению композитных материаловна основе магния, имеющих высокую обратимую запасённую ёмкостьводорода и высокую кинетику сорбции.Научная новизнаВсе представленные результаты являются новыми.
Следует отметить следующиеважнейшие полученные результаты и развитые методы:1. Впервые проведены расчёты электронной структуры для ряда новыхгидридов на основе магния;2. впервыепостроенамодельфазовыхпревращенийвмагнии,индуцированных вхождением водорода в решётку чистого магния, и вкомпозитных материалах, содержащих магний и добавки переходныхметаллов;3. предложено новое объяснение роли переходных металлов в ускорениикинетики сорбции водорода магнием. Результаты получены конкретно дляNb, но могут быть обобщены на более широкий спектр переходных металлови их гидридов и оксидов, использующихся в качестве добавок.4.
Впервыесиспользованиемкомплементарныхметодовпроведеносистематическое исследование новых гидридов неупорядоченных сплавовTi-V-Cr: исследованы структурные фазовые превращения, построена модельгидрида разупорядоченного сплава, исследовано влияние состава сплава наподвижностьводородаврешётке.Предложенановаямодельдляинтерпретации температурных зависимостей времён магнитной релаксациипротонов в гидридах металлов.Научная и практическое значение работыВдиссертационнойработеприведенырезультатыпоследовательногоисследования влияния состава интерметаллических соединений и композитных9материалов на их основе на свойства, важные с точки зрения использованияданных материалов для хранения водорода.Результаты работы имеют важноефундаментальное значение и большие перспективы практического применения.Теоретические исследования позволили установить закономерности и объяснитьпричины понижения стабильности гидрида магния и улучшения кинетикисорбции водорода при добавлении небольшого количества переходных металлов.Для ряда гидридов неупорядоченных сплавов Ti-V-Cr 1) получена достаточнополная картина фазовых превращений, вызванных вхождением водорода врешётку,2)проведенкомплекстеоретическихиэкспериментальныхисследований распределения водорода и его подвижности в решётке сплава, 3)предложена модель для интерпретации данных протонной магнитной релаксации,которая может быть применима для более широкого класса объектов.Практическая ценность диссертации, в первую очередь, состоитвисследовании материалов для обратимого хранения водорода с большойзапасённой ёмкостью.
Результаты, полученные в диссертации с использованиемкомплексного подхода, включающего сочетание методов теории функционалаплотностииядерногомагнитногорезонанса,позволятскорректироватьстратегию поиска новых материалов с улучшенными, по сравнению с чистыммагнием, характеристиками – высокой кинетикой сорбции без существеннойпотери обратимой ёмкости водорода.Порезультатамвыполненныхисследованийпредложенновыйкомпозитный материал, включающий магний с добавками сплава Ti-V-Cr,сочетающий высокую водородоёмкость магния и высокую кинетику сорбцииводорода,характернуюдлясплавовпереходныхметалловсобъёмно-центрированной кубической структурой.Полученные экспериментальные и теоретические результаты могут бытьвостребованы в научных лабораториях, занимающихся проблемами водороднойэнергетики.Личный вклад автораДиссертация является обобщением исследований, выполненных автором в период10с 2006 по 2017 гг.
Автору принадлежит постановка задач, выбор направлений иобъектов исследований. Все представленные в диссертации теоретические ичисленные расчёты, эксперименты и их анализ были проведены соискателемлично, либо под руководством соискателя. Основные результаты и выводыдиссертации были получены и сформулированы лично автором. В 80%публикаций с участием соискателя она является либо первым автором, либопервым автором выступает студент или аспирант, выполнявший работу подруководством соискателя.
В остальных работах вклад соискателя заключался впостановке задачи, проведении теоретических исследований и обсуждениирезультатов.Апробация работыПоматериаламдиссертациибылосделано43сообщениянанаучныхконференциях, в том числе 19 в форме устных докладов, из которых 4 – поприглашению организационного комитета. Результаты и положения работыдокладывались и обсуждались на следующих конференциях:• насериироссийскихисследованиюсистемимеждународныхметалл-водородиконференций,материалампосвященныхдляводороднойэнергетики: International Symposium on Hydrogen in Matter (ISOHIM) 2006(Uppsala,Sweden);РоссийскаяКонференция«Физическиепроблемыводородной энергетики» 2009, 2010 (Санкт-Петербург), III Международныйсимпозиум по водородной энергетике, 2009 (Москва); International symposium“Metal-hydrogen systems. Fundamentals and applications” (MH) 2010 (Moscow,Russia), 2012 (Kyoto, Japan); 2014 (Manchester, United Kingdom); InternationalConference on Hydrogen Storage, Embrittlement and Applications (Hy-SEA) 2014(Rio de Janeiro, Brazil)• на серии международных конференций по магнитному резонансу: InternationalSymposium Nuclear 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); InternationalConference “Resonances in Condensed Matter” 2011 (Kazan, Russia); XII International11Workshop on Magnetic Resonance (Spectroscopy, Tomography and Ecology) 2015(Rostov-on-Don, Russia)Международный симпозиум «Магнитный резонанс: отфундаментальных исследований к практическим приложениям» 2016 (Казань);• на серии международных конференций по исследованию материалов: SolidCompounds of transition Elements (SCTE) 2006 (Krakow, Poland), 2008 (Dresden,Germany), 2010 (Annecy, France), 2016 (Zaragoza, Spain), Russian-Mexicanworkshop on Nanoparticles, Nanomaterials and Nanoprocessing (Ru-Mex) 2013(Saint Petersburg, Russia)Результаты также докладывались на семинарах кафедры квантовых магнитныхявленийикафедрыядерно-физическихметодовисследованияСанкт-Петербургского государственного университета, а также отдела MCMF ИнститутаНееля Национального Центра Научных Исследований Франции.Достоверность результатов, диссертационной работы, обеспечивается высокимуровнем выполненных экспериментальных и теоретических исследований,совпадениемрезультатовтеоретическогоичисленногоанализасэкспериментальными данными, полученными автором, и с наиболее надежнымиданными, имеющимися в литературе.
На работы автора имеются более 250 ссылокв работах отечественных и зарубежных исследователей.Работабылавыполненанакафедреядерно-физическихметодовисследования (до 2015 г. – кафедра квантовых магнитных явлений) СанктПетербургскогогосударственногоуниверситета.Рядэкспериментов,представленных в диссертации, проводились в Институте Нееля НациональногоЦентра Научных Исследований Франции (г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
