The object of research, development or design (in Russian) : Адсорбент водорода на основе нанопористого углерода.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Нанокеуекті көміртегі негізіндегі сутегі адсорбенті.

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является выявление условий карбонизации растительных отходов для получения нанопористых материалов, обладающих высокой удельной поверхностью и оптимальными структурными характеристиками, которые обеспечивают условия для эффективной адсорбции и десорбции водорода и комплексное изучение влияния добавок различных катализаторов диссоциации водорода (наночастиц металлов, нанотрубок и графенов, допированных атомами металлов) на эти процессы.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты бетік меншіктілігі жоғары және оңтайлы құрылымдық сипаттамаларға ие нанокеуекті материалдарды алу үшін өсімдік қалдықтарын карбонизациялау жағдайларын анықтау және сутектің адсорбция мен десорбциясы үдерңстеріне тиімді жағдай жасау мақсатымен сутегі диссоциациясын қамтитын әртүрлі катализатор қоспаларының (металл нанобөлшектері, металл атомдарымен толықтырылған нанотүтікшелер және графендер) осы процестерге әсерін жан-жақты зерттеу.

Методы исследования (на русском) : Сканирующая электронная микроскопия, низкотемпературная физическая адсорбция азота (метод БЭТ), методы BJH и DR (модель Дубинина-Радушкевича) Раман-спектроскопия.

Методы исследования (на казахском) : Сканерлі электронды микроскопия, төмен температуралы физикалық азот адсорбциясы (BET әдісі), BJH и DR (модель Дубинина-Радушкевича) әдістері, Раман спектроскопия.

Obtained results and novelty (in Russian) : Новизной проекта является разработка методов синтеза адсорбентов с заданной пористой структурой и химическим состоянием поверхности на основе растительного сырья для систем хранения водорода. Оптимизированы условия получения нанопористых материалов с удельной поверхностью 2970 м2/г на основе рисовой шелухи и нанопористого материала с удельной поверхностью 2820 м2/г на основе древесины березы. Определены условия предварительной механоактивации исходной рисовой шелухи и древесины березы в 3D мельнице для получения нанопористого материала с ≈ 99%-ным содержанием микропор. Исследована кинетика адсорбции и десорбции водорода полученными нанопористыми углеродными материалами. Установлено, что при давлении 1 атм при температуре жидкого азота сорбционная емкость по водороду нанопористого материала из рисовой шелухи достигает 3,7 мас.%, из древесины березы 3,3 мас.%, нановолокна на основе лигнина 1,2 мас.%. Определено, что процесс десорбции водорода в зависимости от температуры имеет нелинейную зависимость. На основании обзора научных источников и полученных данных определены предельные емкостные характеристики пористых материалов по водороду и установлена связь данного параметра со структурой и свойствами, полученных нанопористых материалов. Проведя теоретический анализ результатов проведенных исследований, пришли к заключению, что критическим фактором для увеличения поглощения водорода является исключительная микропористая структура полученных нанопористых материалов.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жобаның жаңалығы сутегіні сақтау жүйелеріне арналған өсімдік шикізаты негізінде берілген беттің химиялық күйі бар және құрылымы кеуекті болған адсорбенттерді синтездеу әдістерін жасау болып табылады. Күріш қауызы негізінде меншікті беті 2970 м2/г және қайың ағашы негізінде меншікті беті 2820 м2/г нанокеуекті материалды алу шарттары оңтайландырылды. Микрокеуектері ≈ 99% болатын нанокеуекті материал алу үшін 3D диірмендегі бастапқы күйдегі күріш қауызы мен қайың ағашын алдын-ала механикалық активтендіру шарттары анықталды. Алынған нанокеуекті көміртекті материалдармен сутегінің адсорбциясы мен десорбциясының кинетикасы зерттелді. Сұйық азот температурасында 1 атм қысымда күріш қауызынан алынған нанокеуекті материалдың сутегін сорбциялау қабілеті мас. 3,7%, қайың ағашынан мас. 3,3%, лигнин негізіндегі наноталшықтардың мас. 1,2% жететіні анықталды. Температураға байланысты сутегінің десорбциялану процесі сызықты емес тәуелділікте болатыны анықталды. Температураға байланысты сутегінің десорбциялану процесі сызықты емес тәуелділікте болатыны анықталды. Ғылыми дерек көздерді және алынған мәліметтердің негізінде сутегіге қатысты кеуекті материалдардың шекті сыйымдылық сипаттамалары анықталды және бұл параметрдің алынған нанокеуекті материалдардың құрылымымен және қасиеттерімен байланысы анықталды. Зерттеу нәтижелеріне теориялық талдау жүргізе отырып, нанокеуекті материалдың ерекше микрокеуекті құрылымы сутегінің сіңірілуін арттыру үшін шешуші фактор болды деген қорытындыға келдік.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Разработан метод получения нанопористого материала с удельной поверхностью 2970 м2/г на основе рисовой шелухи, обладающий сорбционной емкостью 3,7 мас.% водорода при давлении 1 атм при температуре жидкого азота. Разработан метод получения нанопористого материала с удельной поверхностью 2820 м2/г на основе древесины березы, обладающий сорбционной емкостью 3,3 мас.% водорода при давлении 1 атм при температуре жидкого азота. Разработана и создана установка для исследования кинетики адсорбции и десорбции водорода нанопористыми материалами при температурах от -180°С до 400°С.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Сұйық азот температурасында 1 атм қысымда 3,7мас% сутегін сорбциялауға қабілеті бар күріш қауызының негізінде 2970 м2/г меншікті бетке ие нанокеуекті материалды алу әдісі әзірленді. Сұйық азот температурасында 1 атм қысымда 3,3 масса% сутегін сорбциялауға қабілеті бар қайың ағашының негізінде 2820 м2/г меншікті бетік ауданға ие нанокеуекті материалды алу әдісі әзірленді. -180°С-тан 400°С-қа дейінгі температурада нанокеуекті материалдармен сутегі адсорбциясы мен десорбциясы кинетикасын зерттеуге арналған құрылғы әзірленіп жасалды.

Level of implementation (in Russian) : Разрабатываемые в проекте методы получения нанопористых углеродных материалов с заданными характеристиками, востребованы не только при создании систем хранения водорода, но и в качестве перспективных материалов для создания сорбентов, носителей катализаторов и систем хранения электроэнергии.

Level of implementation (in Kazakh) : Жобада көрсетілген сипаттамалары бар нанокеуекті көміртекті материалдарды алудың әдістері сутекті сақтау жүйелерін әзірлеу кезінде ғана емес, сонымен қатар сорбенттерді, катализаторларды және электр энергиясын сақтау жүйелерін жасау үшін перспективті материалдар ретінде де қажет.

Efficiency (in Russian) : В научно-техническом плане, полученные в результате исследований сведения, будут использоваться при разработках технологических процессов по производству широкого спектра углеродных наноматериалов, которые будут применяться для создания композиционных материалов, сорбентов, носителей катализаторов, систем хранения водорода и электрической энергии.

Efficiency (in Kazakh) : Ғылыми-техникалық жоспарда зерттеулер нәтижесінде алынған мәліметтер композициялық материалдар, сорбенттер, катализаторлар тасымалдағыштар мен сутегі мен электр энергиясын сақтау жүйелерін жасау үшін қолданылатын көміртекті наноматериалдардың кең спектрін өндіру жөніндегі технологиялық процестерді әзірлеу кезінде пайдаланылатын болады.

Field of application (in Russian) : Основные области применения результатов предлагаемого проекта связаны с проблемой утилизации отходов растительного сырья и задачей создания эффективных систем хранения водорода.

Field of application (in Kazakh) : Ұсынылған жобаның нәтижелерін қолданудың негізгі бағыттары өсімдік шикізатының қалдықтарын утилизациалау проблемасымен және сутекті сақтаудың тиімді жүйелерін жасау міндеттерімен байланысты.