Synthesis and functional properties of Mg/MgH2—FeNiCo (Raney type) composite

О.П. Кононюк; В.В. Березовець; X.I. Влад; І.Ю. Завалій

doi:10.15407/dopovidi2026.01.024

Автор(и)

О.П. Кононюк Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, Львів, Україна https://orcid.org/0009-0000-4047-986X
В.В. Березовець Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, Львів, Україна https://orcid.org/0000-0002-3708-8371
X.I. Влад Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, Львів, Україна https://orcid.org/0009-0002-8388-7964
І.Ю. Завалій Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, Львів, Україна https://orcid.org/0000-0002-9825-6922

DOI:

https://doi.org/10.15407/dopovidi2026.01.024

Ключові слова:

композитні матеріали, гідрид магнію, каталітичні добавки, сплави типу Ренея, водень, гідроліз

Анотація

Гідрид магнію (MgH₂) вважається перспективним матеріалом для зберігання водню та його генерації за потреби. Однак його практичне використання обмежене через повільну кінетику сорбції—десорбції та швидку пасивацію під час гідролізу внаслідок утворення погано розчинного шару Mg(OH)₂. Механохіміч- не гідрування є ефективним методом отримання нанокристалічного MgH₂ з покращеною реакційною здатністю, особливо у разі введення каталітичних добавок для прискорення дисоціації та дифузії H₂. У дослідженні композити Mg/MgH₂—FeNiCo було синтезовано методом реактивного кульового помелу у водні з 10 мас. % добавкою FeNiCo (типу Ренея). Каталізатор FeNiCo отримано шляхом лужного вилуговування дугово-розплавлених сплавів Fe—Ni—Co—Al. Структурний аналіз (XRD) підтвердив утворення фаз α-MgH₂ та γ-MgH₂, залишкових Mg та MgO. За допомогою сканувальної електронної мікроскопії (SEM) визначено гетерогенну морфологію частинок, типову для високоенергетичного помелу. Експерименти з поглинання водню показали, що FeNiCo значно прискорює гідрування магнію: протягом 20 год композит поглинув 5,52 мас. % H, тоді як чистий Mg — лише 2,43 мас.% за ідентичних умов. Згідно з результатами дослідження термодесорбції, основний пік виділення водню для композита відбувається за температури 280 °C. Композит також був оцінений як матеріал для отримання водню шляхом гідролізу. Тоді як MgH₂, подрібнений протягом 20 год, вивільнив лише 3 % водню в дистильованій воді, композит Mg/MgH₂—FeNiCo досяг 42 % конверсії за 90 хв. Використання розчинів MgCl₂ ще більше покращило продуктивність, збільшивши конверсію до 81 % за концентрації 0,1 моль/л. Отримані результати підтверджують каталітичну ефективність FeNiCo як у механохімічному гідруванні, так і в гідролізі, демонструючи його потенціал для ефективного виробництва водню.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Sun, Y., Shen, C., Lai, Q., Liu, W., Wang, D.-W. & Aguey-Zinsou, K.-F. (2018). Tailoring magnesium based materials for hydrogen storage through synthesis: current state of the art. Energy Storage Mater., 10, pp. 168- 198. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2017.01.010

Sakintuna, B., Lamari-Darkrim, F. & Hirscher, M. (2007). Metal hydride materials for solid hydrogen storage: a review. Int. J. Hydrogen Energy, 32, No. 9, pp. 1121-1140. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2006.11.022

Hiraki, T., Hiroi, S., Akashi, T., Okinaka, N. & Akiyama, T. (2012). Chemical equilibrium analysis for hydrolysis of magnesium hydride to generate hydrogen. Int. J. Hydrogen Energy, 37, No. 17, pp. 12114-12119. https://doi. org/10.1016/j.ijhydene.2012.06.012

Tayeh, T., Awad, A. S., Nakhl, M., Zakhour, M., Silvain, J.-F. & Bobet, J.-L. (2014). Production of hydrogen from magnesium hydrides hydrolysis. Int. J. Hydrogen Energy, 39, No. 7, pp. 3109-3117. https://doi.org/10.1016/j. ijhydene.2013.12.082

Huot, J., Liang, G. & Schulz, R. (2003). Magnesium-based nanocomposites chemical hydrides. J. Alloys Compd., 353, No. 1-2, pp. L12-L15. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(02)01306-3

Liang, G., Huot, J., Boily, S., Van Neste, A. & Schulz, R. (1999). Catalytic effect of transition metals on hydrogen sorption in nanocrystalline ball milled MgH2—Tm (Tm=Ti, V, Mn, Fe and Ni) systems. J. Alloys Compd., 292, pp. 247-252. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(99)00442-9

Sadhasivam, T., Kim, H.-T., Jung, S., Roh, S.-H., Park, J.-H. & Jung, H.-Y. (2017). Dimensional effects of nanostructured Mg/MgH2 for hydrogen storage applications: a review. Renew. Sustain. Energy Rev., 72, pp. 523- 534. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.01.10

Lototskyy, M., Davids, M. W., Sibanyoni, J. M., Goh, J. & Pollet, B. G. (2015). Magnesium-based hydrogen storage nanomaterials prepared by high energy reactive ball milling in hydrogen at the presence of mixed titanium—iron oxide. J. Alloys Compd., 645, pp. S454-S459. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.12.084

Berezovets, V. V., Denys, R. V., Zavaliy, I. Yu. & Kosarchyn, Y. V. (2022). Effect of Ti-based nanosized additives on the hydrogen storage properties of MgH2. Int. J. Hydrogen Energy, 47, No. 11, pp. 7289-7298. https://doi. org/10.1016/j.ijhydene.2021.03.019

Zavaliy, I., Berezovets, V., Denys, R., Kononiuk, O. & Yartys, V. (2023). Hydrogen absorption-desorption properties and hydrolysis performance of MgH2—Zr3V3O0.6Hx and MgH2—Zr3V3O0.6Hx—C composites. J. Energy Storage, 65, 107245. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.107245

Lototskyy, M., Denys, R., Yartys, V., Eriksen, J., Goh, J., Nyamsi, S. N., Sita, C. & Cummings, F. (2018). An outstanding effect of graphite in nano-MgH2—TiH2 on hydrogen storage performance. J. Mater. Chem. A., 6, No. 23, pp. 10740-10754. https://doi.org/10.1039/c8ta02969e

Zhang, X., Leng, Z., Gao, M., Hu, J., Du, F., Yao, J., Pan, H. & Liu, Y. (2018). Enhanced hydrogen storage properties of MgH2 catalyzed with carbon supported nanocrystalline TiO2. J. Power Sources, 398, pp. 183-192. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.07.072

Chao, C.-H. & Jen, T.-C. (2013). Reaction of magnesium hydride with water to produce hydrogen. Appl. Mech. Mater., 302, pp. 151-157. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.302.151

Grosjean, M.-H. & Roué, L. (2006). Hydrolysis of Mg—salt and MgH2—salt mixtures prepared by ball milling for hydrogen production. J. Alloys Compd., 416, No. 1-2, pp. 296-302. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2005.09.008

Tegel, M., Schöne, S., Kieback, B. & Röntzsch, L. (2017). An efficient hydrolysis of MgH2-based materials. Int. J. Hydrogen Energy, 42, No. 4, pp. 2167-2176. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.09.084

Berezovets, V., Kytsya, A., Zavaliy, I. & Yartys, V. (2021). Kinetics and mechanism of MgH2 hydrolysis in MgCl2 solutions. Int. J. Hydrogen Energy, 46, No. 80, pp. 40278-40293. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.09.249

Gan, D., Liu, Y., Zhang, J., Zhang, Y., Cao, C., Zhu, Y. & Li, L. (2018). Kinetic performance of hydrogen generation enhanced by AlCl3 via hydrolysis of MgH2 prepared by hydriding combustion synthesis. Int. J. Hydrogen Energy, 43, No. 22, pp. 10232-10239. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.04.119

Verbovytskyy, Yu. V., Berezovets, V. V., Kytsya, A. R., Zavaliy, I. Yu. & Yartys, V. A. (2020). Hydrogen generation by the hydrolysis of MgH2. Mater. Sci., 56, pp. 1-14. https://doi.org/10.1007/s11003-020-00390-5

Wang, Y., Mao, W., Su, Y., Liu, B. & Ji, W. (2025). Investigation on explosion overpressure and flame propagation

characteristics of magnesium hydride dust of different particle sizes. Int. J. Hydrogen Energy, 101, pp. 438-449. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.12.312

Kononiuk, O. P., Berezovets, V. V., Vlad, Kh. I. & Zavaliy, I. Yu. (2025). Hydrogenation and hydrolysis properties of Mg/MgH2—Fe100–xCoxOy composites. Mater. Sci., 61, pp. 392-400. https://doi.org/10.1007/s11003-025-01005-7

СИНТЕЗ ТА ФУНКЦІОНАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ КОМПОЗИТА Mg/MgH2—FeNiCo (ТИПУ РЕНЕЯ)

Автор(и)

DOI:

Ключові слова:

Анотація

Завантаження

Посилання

##submission.downloads##

Опубліковано

Як цитувати

Номер

Розділ

Ліцензія

Мова

Видавець

1

ISSN