Russian Journal of Applied ChemistryRussian Journal of Applied ChemistryЖурнал прикладной химии0044-46183034-5545The Russian Academy of Sciences69816610.31857/S0044461825090043Водородные технологииResearch ArticleFORMIROVANIE I ISSLEDOVANIE VODOROD-AKKUMULIRUYuShchIKh KOMPOZITOV TiFe S ZhELEZO-GRAFENOVYM KATALIZATOROM DLYa KhRANENIYa VODORODAФОРМИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДОРОД-АККУМУЛИРУЮЩИХ КОМПОЗИТОВ TiFe С ЖЕЛЕЗО-ГРАФЕНОВЫМ КАТАЛИЗАТОРОМ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ВОДОРОДАhttps://orcid.org/0000-0002-1722-8322ArbuzovA. AАрбузовА. А

к.х.н.

arbuzov@icp.ac.ruhttps://orcid.org/0009-0002-1335-2120ShamovI. DШамовИ. Дarbuzov@icp.ac.ruN-7360-2015SaninV. VСанинВ. В

к.т.н.

arbuzov@icp.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8387-2856LototskiyM. VЛотоцкийМ. В

к.х.н

arbuzov@icp.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1062-3063TarasovB. PТарасовБ. П

д.х.н.

arbuzov@icp.ac.ruФедеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАНГосударственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности «Гиредмет» им. Н. П. СажинаHySA Systems Centre of Competence, University of the Western Cape151120259811-12VOL 98, NO11-12 (2025)ТОМ 98, №11-12 (2025)60060808122025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://snv63.ru/0044-4618/article/view/698166

Исследовано формирование композитов TiFe с железо-графеновым катализатором механохимической обработкой в атмосфере водорода и определены их водородсорбционные характеристики. Показано, что добавка железо-графенового катализатора к сплавам Ti с Fe увеличивает скорость процесса гидрирования и обеспечивает высокую обратимую водородосикость композита. На основе водород-аккумулирующего композита изготовлен опытный образец аккумулятора водорода и установлены его эксплуатационные характеристики.

Исследовано формирование композитов TiFe с железо-графеновым катализатором механохимической обработкой в атмосфере водорода и определены их водородсорбционные характеристики. Показано, что добавка железо-графенового катализатора к сплавам Ti с Fe увеличивает скорость процесса гидрирования и обеспечивает высокую обратимую водородосикость композита. На основе водород-аккумулирующего композита изготовлен опытный образец аккумулятора водорода и установлены его эксплуатационные характеристики.

водородтитанжелезосплавжелезо-графеновый катализаторводород-аккумулирующий композитхранение водородаРабота выполнена за счет гранта Российского научного фонда № 23-13-00418. https://rscf.ru/project/23-13-00418/Bellosta von Colbe J., Ares J.-R., Barale J., Baricco M., Buckley C., Capurso G., Gallandat N., Grant D. M., Guzik M. N., Jacob I., Jensen E. H., Jensen T., Jepsen J., Klassen T., Lototskyy M. V., Manickam K., Montone A., Puszkiel J., Sartori S., Sheppard D. A., Stuart A., Walker G., Webb C. J., Yang H., Yartys V., Züttel A., Dornheim M. Application of hydrides in hydrogen storage and compression: Achievements, outlook and perspectives // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. P. 7780–7808. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.01.104Lototskyy M. V., Tarasov B. P., Yartys V. A. Gas-phase applications of metal hydrides // J. Energy Storage. 2023. V. 72. ID 108165. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108165Klopčić N., Grimmer I., Winkler F., Sartory M., Trattner A. A review on metal hydride materials for hydrogen storage // J. Energy Storage. 2023. V. 72. ID 108456. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108456Manna J., Tougas B., Huot J. Mechanical activation of air exposed TiFe + 4 wt% Cr alloy for hydrogenation by cold rolling and ball milling // Int. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. P. 20795–20800. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.09.096Li Y., Shang H., Zhang Y., Li P., Qi Y., Zhao D. Investigations on gaseous hydrogen storage performances and reactivation ability of as-cast TiFe1–xNix (x = 0, 0.1, 0.2 and 0.4) alloys // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. P. 4240–4252. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.12.144Park K. B., Ko W.-S., Fadonougbo J. O., Na T.-W., Im H.-T., Park J.-Y., Kang J.-W., Kang H.-S., Park C.-S., Park H.-K. Effect of Fe substitution by Mn and Cr on first hydrogenation kinetics of air-exposed TiFe-based hydrogen storage alloy // Mater. Characterization. 2021. V. 178. ID 111246. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2021.111246Zhai T., Wei Z., Yuan Z., Han Z., Feng D., Wang H., Zhang Y. Influences of La addition on the hydrogen storage performances of TiFe-base alloy // J. Phys. Chem. Solids. 2021. V. 157. ID 110176. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2021.110176Lototskyy M. V., Williams M., Yartys V. A., Klochko Y. V., Linkov V. M. Surface-modified advanced hydrogen storage alloys for hydrogen separation and purification // J. Alloys Compd. 2011. V. 509. P. S555–S561. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.09.206Sun H., Yan Z., Han Zh., Li J., Zhai T., Yuan Z., Li T., Xu J., Zhang Y. Hydrogen storage properties of TiFe-based composite with Ni addition // Heliyon. 2024. V. 10. ID e41022. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e41022Desai F. J., Uddin M. N., Rahman M. M., Asmatulu R. A critical review on improving hydrogen storage properties of metal hydride via nanostructuring and integrating carbonaceous materials // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. P. 29256–29294. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.04.029Niu Y., Li T., Yuan Z., Han Q., Han Zh., Liu Ch., Sun Y. An overview of TiFe-based alloys for hydrogen storage: Structure, element substitution and preparation // Int. J. Hydrogen Energy. 2025. V. 175. ID 151503. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2025.151503Тарасов Б. П., Шамов И. Д., Мельников С. А., Санин В. В., Лотоцкий М. В. Влияние способов получения на химический и фазовый состав и водородсорбционные свойства гидридообразующих сплавов на основе интерметаллида TiFe // Химия высоких энергий. 2024. Т. 58. Доп. 4. С. S539–S548.Tarasov B. P., Arbuzov A. A., Mozhzhuhin S. A., Volodin A. A., Fursikov P. V., Lototskyy M. V., Yartys V. A. Hydrogen storage behavior of magnesium catalyzed by nickel-graphene nanocomposites // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. P. 29212–29223. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.02.033Deng Y., Yang M., Zaiser M., Yu Sh. Enhancing dehydrogenation performance of MgH2/graphene heterojunctions via noble metal intercalation // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. P. 16733–16744. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.01.165Zhou D., Cui K., Zhou Zh., Liu Ch., Zhao W., Li P., Qu X. Enhanced hydrogen-storage properties of MgH2 by Fe–Ni catalyst modified three-dimensional graphene // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. P. 34369–34380. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.07.230Tarasov B. P., Arbuzov A. A., Volodin A. A., Fursikov P. V., Mozhzhuhin S. A., Lototskyy M. V., Yartys V. A. Metal hydride–graphene composites for hydrogen based energy storage // J. Alloys Compd. 2022. V. 896. ID 162881. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.162881Пат. РФ 220568 (опубл. 2023). Металлогидридный аккумулятор водорода низкого давления многократного действия.Санин В. В., Шамов И. Д., Рахутский А. А., Тарасов Б. П., Лотоцкий М. В., Мельников С. А. Особенности металлургии гидридообразующих сплавов титана // Химия высоких энергий. 2024. Т. 58. Доп. 4. С. S492–S502.Reilly J. J., Wiswall R. H. Formation and properties of iron titanium hydride // Inorg. Chem. 1974. V. 13. P. 218–222. https://doi.org/10.1021/ic50131a042Reidinger F., Lynch J. F., Reilly J. J. An x-ray diffraction examination of the FeTi–H2 system // J. Phys. F: Metal Phys. 1982. V. 12. P. L49–L55. https://doi.org/10.1088/0305-4608/13/1/526Dematteis E. M., Berti N., Cuevas F., Latroche M., Baricco M. Substitutional effects in TiFe for hydrogen storage: A comprehensive review // Mater. Advances. 2021. V. 2. P. 2524–2560. https://doi.org/10.1039/d1ma00101aLototskyy M. V. New model of phase equilibria in metal–hydrogen systems: Features and software // Int. J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. P. 2739–2761. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.12.055Lototskyy M. V., Denys R. V., Yartys V. A., Eriksen J., Goh J., Nyamsi S. N., Sita C., Cummings F. An outstanding effect of graphite in nano-MgH2–TiH2 on hydrogen storage performance // J. Mater. Chem. A. 2018. V. 6. P. 10740–10754. https://doi.org/10.1039/C8TA02969EПат. РФ 229688 (опубл. 2024). Устройство для получения композитных водород-аккумулирующих материалов.