Создание нанопористых матриц на основе металлуглеродных нанокомпозитов и массивов ориентированных углеродных нанотрубок для эффективной адсорбции водорода и суперконденсаторов и разработка методов изготовления этих материалов

1. Проведен анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к созданию веществ, материалов и композитов для накопителей энергии с содержанием водорода не менее 5 масс.%, а также материалов для суперконденсаторов с удельной энергоемкостью не менее 100 Дж/грамм.
2. Выполнены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96 и сформулированы возможные направления решения задач, поставленных в ТЗ НИР.
3. Сделан выбор и обоснование принятого направления исследований и способов решения поставленных задач.
4. Произведено материально-техническое обеспечение выполнения НИР, включая закупку оборудования и комплектацию лабораторного стенда CVD роста углеродных нанотруб, для проведения экспериментальных работ по созданию нанопористых композитов для хранения водорода и материалов для суперконденсаторов.
5. Отремонтированы, подготовлены, укомплектованы и запущены в эксплуатацию помещения для выполнения НИР с использованием водорода.
6. Ожидаемые показатели новых материалов для хранения водорода и материалов для суперконденсаторов после внедрения результатов НИР сопоставлены с существующими показателями материалов-аналогов (или изделий-аналогов).
7. Разработаны общие методики и основные схемы проведения исследований по созданию нанопористых композитов для хранения водорода и материалов для суперконденсаторов.
8. Составлен промежуточный научно-технический отчет.

. Проведена подготовка к проведению установочных экспериментов по проверке разработанных моделей и схем получения нанопористых материалов для хранения водорода.
2. Проведена подготовка к проведению установочных экспериментов по проверке разработанных моделей и схем получения материалов для суперконденсаторов.
3. Выполнены поисковые НИР по созданию принципов и методов синтеза экспериментальных образцов полифункциональных нанопористых композитных материалов (матриц) на основе углеродных мезопористых нанокомпозитов УМН, (а также массивов нанотрубок, нановолокон и др.) с управляемой пористостью 60-85% (в т. ч. в виде гранул размером 0.5 – 2.0 мм) для последующего получения нанокомпозитов МУМ-ГФ (на 3 этапе НИР), содержащих не менее чем 5.05 ± 0.05 %мас. водорода в форме гидридных фаз, и физико-химические исследования их состава и структуры.
4. Выполнены поисковые НИР по созданию принципов и методов изготовления лабораторных образцов полифункциональных нанопористых композитных материалов на основе массивов ориентированных углеродных нанотрубок для накопления электрической энергии с удельной энергоемкостью более 100 Дж/грамм и физико-химические исследования их структуры и состава.
5. Составлен промежуточный научно-технический отчет.

Разработаны «Лабораторная технологическая инструкция по получению нанопористых композитных материалов МУМ-ГФ на основе наноразмерных углеродных и металл-углеродных матриц и мезопористых нанокомпозитных структур для накопителей водорода»
  Проведена оптимизация методов синтеза,
  Наработка лабораторных образцов полифункциональных нанопористых композитных материалов на основе массивов ориентированных углеродных нанотрубок, в том числе азотдопированных, с удельной энергоемкостью более 100 Дж/грамм и
  Дана оценка их свойств на предмет применимости в качестве материалов для суперконденсаторов.

Созданные новые наноматериалы - углерод-металл-гидридные нанокомпозиты типа МУМ-ГФ и экспериментальные образцы (макеты ТЦВГ и экспериментальные лаборатор-ные стенды) по своим параметрам соответствуют и превышают требования Технического Задания по содержанию водорода (5.0 - 5.5 % мас.), количеству термобароциклов “гидрирование-дегидри-рование” (11-12).
  Для изготовления суперконденсаторов предложено использование композитных материалов на основе ориентированных углеродных нанотруб с осажденными на их поверх-ности слоями полианилина, которые по своим параметрам соответствуют и превышают требования Технического Задания по удельной емкости (500 Ф/г), циклируемости и удельному току разряда.
  Достижение показателя удельной емкости по энергии 100 Ф/г достижимо в несимметричных конденсаторах, ис-пользующих в качестве электродов с оксидом марганца и полианилина.