Жобалар

Телефон: +7 707 244 2236
Е-mail: frodo-007@mail.ru

Басты

Жобалар

Ағымдағы және аяқталған жобалар

Жүзеге асырылып жатқан жобалар

«Сутегін электрохимиялық генерациялау – ерітінділер электролизі және сутегі негізіндегі энергияның электрохимиялық түрлендіргіштеріне арналған электродты материалдар»
Жобаның мақсаты:
Ерітінділерден сутегін электрохимиялық генерациялауға арналған электрод материалдарын және сутегі негізіндегі энергияның электрохимиялық түрлендіргіштеріне арналған материалдарды әзірлеу.
Жобаның міндеттері:

Жаңа каталитикалық жүйелерді (соның ішінде 2D материалдарды) таңдау және олардың асқын кернеуді төмендетуге және сутегінің бөліну процесінің тиімділігін арттыруға әсерін зерттеу.
Жоғары меншікті сыйымдылығы мен тұрақтылығы бар металлгидридті электродқа арналған, соның ішінде қазақстандық сутегі абсорбенттері негізіндегі жаңа материалдар мен композицияларды әзірлеу.
Жоғары қайтымдылыққа, қуаттылыққа, фазалық тұрақтылыққа қол жеткізу және өздігінен разрядталуды азайту үшін әртүрлі қоспаларды пайдалана отырып, электродтарды дайындау технологиясын пысықтау.
Металлгидридті анодпен жұптасып жұмыс істеу үшін лайықты катодты таңдау және оңтайландыру, сондай-ақ дайын ұяшыққа кешенді сынақтар жүргізу.
Электролиз процестерінде 2D материалдар негізінде әзірленген катализаторларды пайдаланудың экономикалық тиімділігін бағалау.

«Қазақстанда батареяларды кәдеге жарату мәдениетін енгізу және пайдаланылған Li-ионды аккумуляторлардан бағалы компоненттерді, соның ішінде “жасыл” технологияларды қоса отырып, бөліп алу технологияларын әзірлеу»

Жобаның мақсаты:
Экономикалық тиімді технология мен пилоттық қондырғыны жасай отырып, пайдаланылған литий аккумуляторларынан бағалы компоненттерді экологиялық таза механохимиялық, сонохимиялық, электрохимиялық, гидрохимиялық және сольвохимиялық әдістермен бөліп алу бойынша қолданбалы зерттеулер жүргізу.

Жобаның міндеттері:

Қазақстан Республикасының аумағында батареяларды/аккумуляторларды жинау және қайта өңдеу мәдениетін қалыптастыру.
Аккумулятор компоненттерін қауіпсіз бөлуді қамтамасыз ететін әртүрлі түрдегі литий аккумуляторларын бөлшектеу тәсілдерін әзірлеу. Әртүрлі типтегі батареяларды сұрыптау.
Батареяларды қайталама пайдалану үшін тексеру процедурасын әзірлеу.
Батареяларды қауіпсіз разрядтау бойынша қондырғы жасау және разрядтау процесін оңтайландыру.
Ағынды ӨЖС-реакторда өздігінен таралатын жоғары температуралы синтез әдісімен пайдаланылған литий аккумуляторларының компоненттерін қайта өңдеу тәсілдерін әзірлеу.
Алдын ала өңдеуден кейінгі материалды әрі қарай сілтісіздендіруге дайындаудың оңтайлы параметрлері мен әдістерін анықтау.
Пайдаланылған литий аккумуляторларының компоненттерін физикалық және химиялық әдістермен бөлудің жаңа тәсілдерін әзірлеу. Катодты массаларды тікелей регенерациялау әдісін әзірлеу.
Механоактивацияға дейін және одан кейін сулы және сусыз ерітінділердегі литий аккумуляторлары компоненттерін сілтісіздендірудің термодинамикалық және кинетикалық параметрлерін анықтау.
Тәулігіне 200 кг аккумулятор өнімділігімен пайдаланылған литий аккумуляторларынан коммерциялық өнімдер алу бойынша пилоттық қондырғыны әзірлеу және дайындау.

«Қоршаған орта нысандарындағы ұшқыш органикалық ластаушыларды анықтауға арналған "Needle Trap" құрылғылары үшін жаңа металлорганикалық қаңқалы құрылымдарды әзірлеу»

Жобаның мақсаты:
Қоршаған орта нысандарында (ауа, су және топырақ) ҰОЛ концентрациясын дәл анықтауға қабілетті, жоғары тиімді «Needle Trap» (NTD) құрылғыларын жасау үшін жаңа металлорганикалық қаңқалы құрылымдарды (MOF) әзірлеу және синтездеу. Жоба ҰОЛ талдауының селективтілігі мен сезімталдығын арттыруға, сондай-ақ мониторинг әдістерінің қолжетімділігі мен практикалық тұрғыдан ыңғайлылығын қамтамасыз етуге бағытталған, бұл экологиялық бақылау деңгейін және адам денсаулығын қорғауды жақсартуға мүмкіндік береді.

Жобаның міндеттері:

MOF синтезі және сипаттамасы. Берілген өлшемдегі бөлшектерді алу үшін жағдайларды оңтайландыра отырып, металлорганикалық қаңқалы құрылымдардың екі түрін (классикалық ZnMOF-74 және жаңа ZnMOF-74a) синтездеу және жан-жақты зерттеу.
«Needle Trap» құрылғыларын әзірлеу. Синтезделген MOF-тарды конструкцияға интеграциялау, NTD прототиптерін жобалау және дайындау, сондай-ақ максималды сорбциялық сыйымдылыққа қол жеткізу үшін олардың конструкциялық параметрлерін оңтайландыру.
Сынама алуды оңтайландыру. Негізгі факторлардың (температура, ылғалдылық) әсерін зерттеу және ауадан, судан және топырақтан ҰОЛ сынамаларын тиімді алу үшін хаттамалар әзірлеу.
Талдау әдістемесін әзірлеу. Әрі қарай ГХ-МС әдісімен талдау үшін MOF бетінен ҰОЛ термодесорбциясының жағдайларын оңтайландыру және құрылғыларды көп рет пайдалану мүмкіндігін бағалау.
Теориялық модельдеу. Адсорбция/десорбцияның теориялық модельдерін әзірлеу, бәсекелес адсорбцияны зерттеу және ҰОЛ-дың сорбентпен өзара әрекеттесу механизмдерін терең түсіну үшін изотермалар тұрғызу.
Әдістемені валидациялау. Әзірленген әдістің дәлдігін, сезімталдығын, селективтілігін және анықтау шектерін бағалай отырып, оны толық валидациялау, сондай-ақ оны қолданыстағы аналогтармен салыстыру.
Апробация және енгізу. Әдістемені нақты қоршаған орта нысандарында сынақтан өткізу, матрицалық әсерлердің ықпалын бағалау және жасалған NTD-құрылғыларын пайдалану бойынша практикалық нұсқаулықтар әзірлеу.

Аяқталған жобалар

«Натрий-ионды батареяларға арналған жаңа интеркаляциялық материалдар»

Жобаның мақсаты:
Натрий-ионды аккумуляторларға арналған жаңа электродты материалдарды синтездеу және сынау.

Алынған нәтижелер:

Лангбейнит құрылымды K(₂-ₓ)NaₓMn₂(SO₄)₃ катиондық алмастырылған материалдар синтезделді. Бұл кристалдық құрылымның тек калийді натриймен x ≤ 1.0 дейін алмастырғанда ғана сақталатыны анықталды. Әрі қарайғы электрохимиялық сынақтар бұл материалдарға натрий иондарының интеркаляциясы жүрмейтінін көрсетті.
Мұнда алмастырушы анион (A) ретінде SO₄, SeO₄, HPO₄, PO₃F болған NaFe(SO₄)₁.₅(A)₀.₅ аниондық алмастырылған материалдар әзірленді. Рентгенфазалық талдау және нейтронография допанттардың құрылымға сәтті енгенін растады. Ең жақсы разрядтық сыйымдылықты (0,1С тогында 63 мАч/г) бастапқы NaFe(SO₄)₂ материалы көрсетті.
Катодтың белсенді массасының құрамы оңтайландырылды. Электр өткізгіш қабатты жағудың оңтайлы тәсілі анықталды және NaFe(SO₄)₂ катодты материалының кинетикалық және сыйымдылық сипаттамаларына әртүрлі өткізгіш қоспалар табиғатының әсері зерттелді.
Аккумуляторлардың макеттері дайындалып, сыналды. Үздік катодты материалдар негізінде «pouch-cell» форматында толық ұяшықты макеттер құрастырылды. NaFe(SO₄)₂ катоды бар макет 60 мАч/г практикалық сыйымдылықты, ал NaFe(SO₄)₁.₅(PO₃F)₀.₅ катоды бар макет 0,1С тогында 40 мАч/г сыйымдылықты көрсетті.

«Қазақстанның жаңартылатын энергетикасындағы ірі габаритті энергия жинақтағыштарға арналған натрий аккумуляторлары»

Жобаның мақсаты:
Ірі габаритті энергия жинақтағыштарға арналған сулы электролит негізіндегі натрий аккумуляторының оңтайландырылған прототипін әзірлеу және дайындау. Жобаны іске асыру барысында катодты және анодты материалдарды синтездеу, оңтайландыру, модификациялау және тестілеу, тұрақтылық терезесі кең электролитті таңдау, ток жинағыштарды таңдау жоспарланған.

Алынған нәтижелер:

Сулы электролит оңтайландырылды. Натрий перхлораты негізінде қанығуға жақын концентрацияларда электрохимиялық тұрақтылықтың кең терезесін (2,5 В дейін) қамтамасыз ететін электролит құрамы таңдалды, бұл ұяшықтың жұмыс кернеуін арттырудың негізгі факторы болып табылады.
Катодты материал әзірленді. Темірдің әртүрлі гексацианоферраттары синтезделіп, зерттелді. Жетілдірілген синтез әдісінің арқасында жоғары сыйымдылыққа, тұрақтылыққа және жылдам зарядталу/разрядталу қабілетіне ие ең тиімді материал таңдалды.
Тұрақты анодты материал синтезделді. Өткізгіштігін едәуір жақсартқан көміртекті жабыны бар NaTi₂(PO₄)₃ (NTP) алынды. Материал жақсы сыйымдылық (81 мАч/г) және ұзақ циклдеу кезінде жоғары тұрақтылық көрсетті — 150 циклден кейін сыйымдылықтың 80%-ы сақталды.

«Сулы электролиттер негізіндегі аса жылдам энергия жинақтағыштарға арналған MXene және интеркаляциялық материал негізіндегі гибридті электродтар»

Жобаның мақсаты:
Жоғары меншікті қос қабатты сыйымдылық құрамдасы бар (конденсаторлық материал) және қосылған жылдам фарадейлік айналымы бар (батареяларға арналған интеркаляциялық материал) MXene материалы негізіндегі гибридті электродтардың жұмыс істеуінің іргелі негіздерін әзірлеу және зерттеу.

Алынған нәтижелер:

Электродтың негізгі компоненттері синтезделді. Ti₃C₂Tₓ MXene екіөлшемді материалының тұрақты суспензиялары сәтті алынды, сондай-ақ бөлшектерінің өлшемі ~500 нм және меншікті сыйымдылығы 80 мАч/г болатын NaTi₂(PO₄)₃ (NTP) интеркаляциялық материалы оңтайландырылды.
Сулы электролит оңтайландырылды. 10 М NaClO₄ және 14 М LiCl тұздарының жоғары концентрациялы ерітінділері сәйкесінше 2,6 В және 2,5 В болатын электрохимиялық тұрақтылықтың ең кең терезесін қамтамасыз ететіні анықталды, бұл құрылғының энергия сыйымдылығын арттыру үшін аса маңызды.
Жаңа MXene/TiO₂ гибридті материалы әзірленді. MXene-нің бетінде титан диоксиді (анатаз) нанобөлшектерінің түзілуімен оның бақыланатын тотығу әсері ашылып, зерттелді. Мұндай гибридтің бастапқы MXene-мен салыстырғанда жоғары электрохимиялық белсенділікке және жақсы жылдамдық сипаттамаларына ие екені көрсетілді.
Қорытынды гибридті электрод дайындалды. Вакуумды сүзу әдісімен MXene/NaTi₂(PO₄)₃ негізінде иілгіш, өздігінен тірелетін электрод сәтті жасалды, бұл әзірленген тәсілдің перспективалы екенін растады.

«Натрий-ионды аккумуляторлар катодтарының белсенді материалының модификациялаушы жабындарының интеркаляция кинетикасына әсер ету механизмін анықтау»

Жобаның мақсаты:
Нашар өткізгіш катодты белсенді материал бөлшектерінің модификациялаушы беткі жабыны қасиеттерінің материал фазасының қайтымды интеркаляциясы кезінде сол жабын арқылы заряд тасымалдау процестеріне әсерін анықтау, сондай-ақ осы процестің моделін әзірлеу және оны модельдеуді жүргізу.

Алынған нәтижелер:

Катодты материалдар синтезделді. Натрий сульфаттары мен фторфосфаттары негізіндегі катодты материалдар алынып, олардың құрылымдық сипаттамалары анықталды. Алғашқы сынақтар олардың меншікті электрондық өткізгіштігінің нашар болуына байланысты төмен электрохимиялық белсенділігін көрсетті.
Электродтарды дайындау оңтайландырылды. Бөлшектердің өлшемін кішірейту (1,3 мкм дейін) үшін қарқынды ұнтақтауды және катодты қоспаны өткізгіш қоспалармен ұзақ уақыт (10 сағатқа дейін) гомогенизациялауды қамтитын материалдарды өңдеу әдістемесі әзірленді.
Электрохимиялық көрсеткіштер жақсартылды. Оңтайландырылған өңдеудің заряд/разряд сипаттамаларын түбегейлі жақсартатыны анықталды. Бұған барлық бөлшектердің электрохимиялық процеске толық тартылуын қамтамасыз ету және поляризацияны едәуір төмендету арқылы қол жеткізіледі.
Кинетикалық параметрлер анықталды. Циклдік вольтамперометрия әдісімен диффузия коэффициенттері және заряд тасымалдау кедергісі сияқты негізгі параметрлер анықталды, бұл модификациялаушы жабындардың материалдардың өнімділігіне оң әсерін сандық тұрғыдан бағалауға мүмкіндік берді.

«Натрий-ионды аккумуляторларда анодты материал ретінде қолдану үшін металлорганикалық қосылыс (MOF) негізіндегі композитті синтездеу және зерттеу»

Жобаның мақсаты:
Жоғары электр өткізгіштігі, сыйымдылығы және беріктігі бар анодты материал ретінде MOF-композитін синтездеу әдісін әзірлеу; оны әрі қарай Na-ионды аккумуляторларда қолдану үшін ондағы электрохимиялық процестерді зерттеу және заряд тасымалдау моделін әзірлеу.

Алынған нәтижелер:

MOF синтезделіп, оның сипаттамалары анықталды. Гидротермалды әдіспен ZnMOF металлорганикалық қосылысы сәтті синтезделді. Оның кристалдық құрылымы мен термиялық тұрақтылығы рентгенфазалық талдау (РФТ) және термогравиметрия әдістерімен расталды.
Анодты композит жасалып, оның тұрақтылығы анықталды. ZnMOF және өткізгіш көміртекті қоспа негізінде композитті материал алынды. Материалдың натрий перхлоратының қаныққан ерітіндісінде тұрақты циклденетіні, алайда сілтілі электролиттерде тез бұзылуға ұшырайтыны анықталды.
Кинетикалық сипаттамалары бағаланды. Циклдік вольтамперометрия әдісімен тиімді диффузия коэффициенттері анықталды. Алынған деректер композит құрылымындағы натрий иондарының жоғары қозғалғыштығын көрсетеді, бұл жылдам зарядтауды/разрядтауды қамтамасыз етудің негізгі факторы болып табылады.

«Натрий-ионды аккумуляторлардың катодты материалдарының беткі электр өткізгіш жабындарының заряд тасымалдау процестеріндегі рөлі»

Жобаның мақсаты:
Бастапқы заттың бөлшектеріне электр өткізгіш беткі жабындарды жағу арқылы модификацияланған катодты материалдардағы натрийдің интеркаляциясы/деинтеркаляциясы кезінде заряд тасымалдау механизмін анықтау және электр өткізгіш қоспалар табиғатының натрий-ионды аккумуляторлардың катодты композиттерінің сипаттамаларына әсерін анықтау.

Алынған нәтижелер:

Жаңа катодты композит әзірленді. Электр өткізгіш жабын ретінде молибден дисульфидін (MoS₂) пайдалана отырып, NaFe(SO₄)₂ негізіндегі композитті алу әдісі жасалды, сондай-ақ осындай жүйелердегі интеркаляция процесінің егжей-тегжейлі механизмі ұсынылды.
Математикалық модель құрылды. COMSOL Multiphysics ортасында өткізгіш қоспамен қапталған катодты материалдардағы заряд тасымалдау процестерін егжей-тегжейлі сипаттайтын бір бөлшекті модель әзірленді.
Теория модельдеумен расталды. Есептеулердің көмегімен ұсынылған заряд тасымалдау механизмі расталды. Модельдеу жабынның қалыңдығы мен интеркаляция тиімділігі арасындағы негізгі тәуелділікті анықтады, сондай-ақ жүйенің әртүрлі электрохимиялық режимдердегі сипатын зерттеуге мүмкіндік берді.

«2D MXene материалдарын (Ti₃C₂, Ti₂C) алу үшін негізгі материал ретінде алюминийленген титан карбидін синтездеудің инновациялық әдісін оңтайландыру»

Жобаның мақсаты:
Жоғары тазалықтағы және максималды шығымды өнім алу үшін бастапқы компоненттердің оңтайлы құрамын және технологиялық жағдайларды (температура, уақыт) таңдау арқылы MAX-фазаларды (Ti₃AlC₂ және Ti₂AlC) синтездеу әдістемесін оңтайландыру. Міндеттерге сондай-ақ синтезделген материалдарға жан-жақты физика-химиялық талдау жүргізу және прекурсорларды престеудің реакция механизміне әсерін анықтау кірді.

Алынған нәтижелер:
Прекурсорлардың әртүрлі арақатынастарын пайдалана отырып, MAX-фазалар синтезделді (TiC:Ti:Al, Ti:С:Al және Ti:C:Al₄C₃). Негізгі компоненттің максималды шығымы (~60%) Ti₃AlC₂ синтездеу үшін TiC:Ti:Al арақатынасын пайдаланғанда қол жеткізілетіні анықталды.
Синтездің температуралық және уақыттық режимдері оңтайландырылды. Өнімнің максималды шығымы (67,2%) 1350°С температурада және 2 сағат синтездеу уақытында тіркелді. Температураны одан әрі жоғарылату алюминийдің булануына байланысты өнімнің шығымын азайтатыны анықталды.
Соңғы өнімнің тазалығын арттыру тәсілі әзірленді. Прекурсорларды алюминий оксидінің қорғаныш қабатымен қаптау мақсатты MAX-фазасының құрамын 80–85%-ға дейін арттыруға мүмкіндік беретіні көрсетілді, бұл материалдың сапасын коммерциялық аналогтарға жақындатады.
Лазерлік талдау әдісімен алынған өнімнің гранулометриялық құрамы анықталды. Материалдың 1-ден 150 мкм-ге дейінгі диапазонда бөлшектердің өлшемдері бойынша біркелкі емес таралуы бар екені анықталды.

«Жоғары энергетикалық металл-ионды батареяларға арналған инновациялық сулы электролит әзірлеу»

Жобаның мақсаты:
Сипаттамалары жақсартылған металл-ионды аккумуляторларға арналған инновациялық сулы электролит құрамын әзірлеу. Жоба міндеттеріне электрод бетіндегі су белсенділігінің максималды төмендеуін және электрохимиялық тұрақтылық терезесінің кеңеюін қамтамасыз ететін құрамды таңдау және оңтайландыру үшін құрамында хаотропты компоненттері бар ерітінділерге физика-химиялық талдау жүргізу кірді.

Алынған нәтижелер:

Ерітінділердің меншікті электр өткізгіштігінің NaClO₄ және LiCl тұздарының концентрациясына тәуелділігі екінші ретті теңдеумен сипатталатыны анықталды, бұл олардың иондық өткізгіштігін дәл модельдеуге мүмкіндік береді.
Тұз концентрациясының электролиттің электрохимиялық тұрақтылық терезесіне (ЭТТ) негізгі әсері анықталды. 10 М NaClO₄ ерітіндісі үшін ЭТТ-ні 3,2 В-қа дейін кеңейтуге қол жеткізілді, бұл иондардың гидраттануы кезінде су молекулаларының тиімді байланысуымен түсіндіріледі.
Әртүрлі органикалық қоспалардың (1-метил-2-пирролидон, ДМФА, ДМСО, ацетонитрил және т.б.) электролиттің қасиеттеріне әсері зерттелді. Жүйедегі су белсенділігі мен қоспаның донорлық саны арасында сызықтық тәуелділік орнатылды, бұл электролиттің қасиеттерін мақсатты түрде басқаруға жол ашады.
Циклдік вольтамперометрия әдісімен көміртекті электродтардағы қос электрлік қабаттың (ҚЭҚ) сыйымдылығы анықталды. ҚЭҚ сыйымдылығы тұз концентрациясының артуымен жоғарылайтыны анықталды, бұл Дебай ұзындығының азаюымен және иондардың электрод бетіне жақын тығыз орналасуымен байланысты.

«Металл-ионды аккумуляторларға арналған өткізгіш металл-органикалық қосылыстар (MOF) негізіндегі энергия сыйымдылығы жоғары анодты материалдарды әзірлеу»

Жобаның мақсаты:
Металл-ионды аккумуляторлардың жаңа буынына арналған өткізгіш металл-органикалық қосылыстар (MOF) негізіндегі энергия сыйымдылығы жоғары анодты материалдарды әзірлеу. Жоба міндеттеріне синтездеу әдісі мен электродтарды дайындауды оңтайландыру, электрохимиялық процестердің кинетикасын зерттеу, сондай-ақ жалпы меншікті сыйымдылыққа заряд жинақтаудың әртүрлі механизмдерінің (фарадейлік және сыйымдылық) үлесін бағалау кірді.

Алынған нәтижелер:

MOF синтездеу әдісі оңтайландырылды. Сольвотермалды, термалды және гидротермалды әдістер, сондай-ақ бірге тұндыру әдісі сыналды. MOF-74 (Mn₂(DSBDC)) мақсатты құрылымын алу үшін 120 °C температурадағы гидротермалды әдіс ең тиімдісі болып табылатыны анықталды.
Синтезделген материалдарға физика-химиялық талдау жүргізілді. Рентгенфазалық талдау (РФТ) әдісімен алынған құрылымның Mn₂(DSBDC) мақсатты фазасына толық сәйкестігі расталды. Термогравиметриялық талдау (ТГТ) үлгінің 228 °C-қа дейін жоғары термиялық тұрақтылығын көрсетті.
Анодты материалдар дайындалып, сыналды. Синтезделген MOF (MgMOF-74, ZnMOF-74, CuMOF-74) негізінде электродты материалдар жасалды. Ең жақсы электрохимиялық сипаттамаларды ZnMOF-74 негізіндегі анод көрсетті, оның 5-ші заряд/разряд цикліндегі практикалық сыйымдылығы 180 мАч/г құрады.
Заряд жинақтау механизмі анықталды. Заряд/разряд қисықтарын талдау әзірленген материалдарда фарадейлік (интеркаляциялық) және фарадейлік емес (сыйымдылық) процестерді қамтитын аралас заряд жинақтау механизмі іске асырылатынын көрсетті.

Байланысу

Келу уақыты 9.00-18.00, дүйсенбі-жұма

Мальчик Федор Игоревич - жетекші ғылыми қызметкер, «Электрохимиялық өндіріс технологиялары» зертханасының меңгерушісі.

• Телефон: +7 707 244 2236
• Е-mail: frodo-007@mail.ru

Мекен-жайымыз: Алматы қаласы, Әл-Фараби даңғылы 71/23

Ru / En / Kz