Регистрация / Вход
Прислать материал

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

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3212
Организация
ИНХ СО РАН

Создание полифункциональных углеродных нанопористых материалов для накопителей энергии, обеспечивающих адсорбцию материального энергоносителя (водорода) с плотностью не менее 5 вес.% (не менее 1000 Дж/грамм в энергетическом эквиваленте) и накопление электрической энергии с удельной энергоемкостью более 100 Дж/грамм.

Этапы проекта

1
18.05.2007 - 31.08.2007
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.
Развернуть
2
01.09.2007 - 07.12.2007
. 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.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
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.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
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.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2007 - 2008, 17 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Организация
ФТИ им. А.Ф.Иоффе
профинансировано
Продолжительность работ
2010 - 2012, 30 мес.
Бюджетные средства
1,44 млн
Организация
ИНХ СО РАН
профинансировано
Тема
Разработка методов изготовления нанопористых углеродных материалов для эффективных энергоносителей адсорберов водорода и накопителей электроэнергии.
Продолжительность работ
2007 - 2008, 17 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
9
Тема
Создание гибкого ультратонкого суперконденсатора на основе композитов из углеродных материалов и электропроводящих полимеров.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
7
Тема
Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований в области создания эффективных накопителей электрической энергии для нужд централизованной и автономной энергетики.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 19 мес.
Бюджетные средства
56 млн
Количество заявок
22
Тема
Проведение проблемно-ориентированных исследований и разработка технических решений для создания энергетических комплексов для энергоснабжения автономных потребителей, с использованием возобновляемых источников энергии, накопителей энергии и устройств оптимального управления
Продолжительность работ
2013, 8 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
52
Тема
Разработка эффективных технических решений по использованию топливных элементов и других накопителей энергии в локальных энергетических системах и подготовка рекомендаций по их применению.
Продолжительность работ
2013, 9 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
17