Өзектілігі.
Сутекті алу, сақтау және одан әрі отын ретінде пайдалану – жалпы сутегі энергетикасын кеңінен дамытудағы негізгі мәселелер болып табылады. Сутекті алудың негізгі себебі оның көміртексіз экологиялық таза өндірілуі. Алынған шикізатты мобильді сақтау және тасымалдау жағдайында сутегін өзіне химиялық байланысқан күйінде жинауға мүмкіндік беретін жаңа көпкомпонентті қорытпаларға қызығушылық артады. Мұндай материалдар сутегін уақытша сақтауға арналған ыдыс та, сондай-ақ отын элементтері де болуы мүмкін.
Жоғарыда мазмұндалғандарға байланысты ұсынылған бағдарламаның негізгі идеясы электрэнергиясын одан әрі генерациялай отырып, сутекті алудың, сақтаудың және тасымалдаудың инновациялық құрылғыларын, материалдары мен технологияларын әзірлеу және дамыту болып табылады.
Негізгі ғылыми зерттеулерді қазіргі заманғы эксперименттік ғылыми-технологиялық базасы, біліктілігі жоғары және мәлімделген бағдарлама бағыты бойынша көп жылдық жұмыс тәжірибесі бар кадрлар жұмыс істейтін «Қазақстан Республикасының Ұлттық ядролық орталығы» РМК (ҚР ҰЯО) орындайтын болады. Бағдарламаның жекелеген міндеттерін шешу үшін «С. Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан университеті» КЕАҚ, «Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті» КЕАҚ және «Қ. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті» КЕАҚ жанындағы жетекші отандық зертханалар мен ғылыми орталықтар тартылатын болады.
Бағдарламаның мақсаты – Қазақстан Республикасының энергетикалық ресурстары мен қажеттіліктерін ескере отырып, сутекті алуға және сақтауға, сондай-ақ оның негізінде электрэнергиясын электрхимиялық генерациялауға арналған инновациялық технологияларды, материалдар мен құрылғыларды әзірлеу.
Бағдарламаның міндеттері:
Ғылыми жаңашылдығы:
Жобаның ғылыми жаңашылдығы:
– Қазақстанда алғаш рет сутегін және көміртегін алу зерттеулеріне әдістемелік ұсыныстар, сондай-ақ ААЖ-разрядындағы метан пролизі реакциясының қатты өнімдерінің материалтану деректері беріледі;
– электролиз әдісі арқылы сутегін алу үшін сутегін бөлудің асқын кернеуін азайту және оны алуға энергия шығынын төмендету үшін MXene тобының жаңа 2D материалдары пайдаланылады;
– Қазақстанда көп рет қолданылатын сутекті көп қажет ететін интерметалидті қосылыстар негізінде сутегін сақтаудың және тасымалдаудың алғаш көрнекілік жүйесі әзірленеді;
– алғаш рет үшөлшемді мезокеуекті сутегі конденсаторын, сондай-ақ цирконийдің наноқұрылымдалған оксидінің негізінде ОЭ МЭБ-қа арналған материалдарды алу үшін целлюлозаның микро- және нанокристалдары негізінде полимерлі-көміртекті композициялық материалдар әзірленеді;
– сутекті сақтау және тасымалдау үшін ауыл шаруашылығы қалдықтары мен бір жылдық өсімдіктердің негізінде жаңа полимерлі-көміртекті және нанокомпозитті материалдар алынады;
– анодты материалды синтездеу арқылы Ni-MeH типті батареяларды алу үшін Қазақстан нарығында коммерцияландыруға жол ашылады.
Бағдарламадан күтілетін нәтижелер.
Тікелей нәтижелері:
1-бағыт. Сутегін алу
– АЖЖ-разрядындағы метан приолизі нәтижесінде сутегін және көміртегін алу кезіндегі зерттеулерге әдістемелік ұсыныстар;
– ААЖ-разрядын қолдана отырып, плазмалық пиролиз арқылы сутегін алу кезінде метанның ыдырау дәрежесінің тиімділігін арттыру;
– ААЖ-разрядындағы метан пиролизі реакциясының қатты өнімдерінің материалтану деректері.
1.2. Ерітінділердің электролизі арқылы сутегін электрхимиялық генерациялау үшін екіөлшемді катализаторлардың құралымы мен құрамын оңтайландыру:
– сутегін бөлінудің асқын кернеуінің төмен мәніне ие каталитикалық материалдарды ұсыну;
– сутегін бөлу процестерінде оның каталитикалық қасиеттеріне табиғат пен 2D материалдарының беттік функционалды топтарының саны арасында өзара байланысты орнату;
– сутектің электрхимиялық генерациясының катализаторлары ретінде 2D материалдарды пайдаланудың экономикалық тиімділігін бағалау.
2-бағыт. Сутекті сақтауға және тасымалдауға арналған инновациялық материалдар мен технологиялар
2.1. Металгидридтік қолданулар үшін LaNi5 негізіндегі қорытпалардың әмбебап жүйесін әзірлеу:
– жоғары сутегі сыйымдылығына қол жеткізу үшін LaNi5 негізінде сутегін сақтаудың металгидридті жүйелерінің оңтайландырылған құрамдары мен құрылымдарын әзірлеу;
– химиялық құрамының вариациясы, жоғары энергетикалық өңдеу кезінде LaNi5 негізінде сутегін сақтау жүйелерінің құрылымдық-фазалық жай-күйі мен физикалық қасиеттерін және жұмыс температурасының кең интервалында шоғырландыру тәсілін кешенді зерттеу;
– сутекті қайтымды сақтау үшін LaNi5 негізінде ұсақ дисперсті сутекті сіңіретін тиімді материалдардың үлгілерін жасау.
2.2 LaNi5 негізінде металгидридті жүйелерде сутектің сіңуін эксперименттік және теориялық талдау:
– еселенген сутектендіру/сутексіздендіру жүктелемері жағдайында LaNi5 негізінде сутегін сақтайтын ұсақ дисперсті жүйелердің қайтымды сутекті сіңіру қабілетінің ресурсын эксперименттік анықтау.
2.3 Сутекті көп қажет ететін композициялық материалдарды әзірлеу:
– сутекті көп қажет ететін полимерлі-көміртекті композиттік материалдарды алу тәсілін әзірлеу;
– микро- және нанокристалды целлюлоза мен түрлендірілген көміртекті материалдарға негізделген 3D микрокеуекті сутегі конденсаторларын әзірлеу технологиясы мен тәжірибелік моделі.
3-бағыт. Сутекті электрэнериясына түрлендіру
3.1. Төмен температуралы отын элементтеріне арналған материалдар:
– электрод материалдары мен МЭБ блогын сынау зерттеулерінің нәтижелері, ұсынылған материалдарды салыстырмалы талдау, сондай-ақ сорбент-материалдардың жұмысқа қабілеттілігін сынау нәтижелері және сутектің жинақталуын электрхимиялық және металгидридті тәсілде қолдану мүмкіндігін бағалау;
– композициялық кремний электродты құрылымдарының және ОЭ-ның мембраналы-электродты блогының тәжірибелік үлгілері.
3.2. Төмен температуралы ОЭ үшін каталитикалық жүйе:
– төмен температуралы ОЭ үшін каталитикалық жүйелерді алу технологиясы;
– сутекті түрлендіруге арналған каталитикалық жүйелері бар материалдар.
3.3. Сутегі негізінде энергияны электрхимиялық түрлендіргіштерге арналған анодты және катодты материалдарды әзірлеу және оңтайландыру:
– микро- және нанокристалды целлюлоза және түрлендірілген көміртекті материалдар негізінде 2D кеуекті сутегі конденсаторларының мембраналарын алу тәсілі;
– микро- және нанокристалды целлюлоза және графен тәрізді материалдар негізінде 3D микрокеуекті сутегі конденсаторларын әзірлеу технологиясы;
– сутегі энергетикасын электр энергиясына түрлендіру үшін жетілдірілген немесе жаңа каталитикалық жүйелері бар төмен темпаратуралы ОЭ-ның тәжірибелік моделі.
Соңғы нәтиже:
1-бағыт. Сутегін алу
1.1. АЖЖ-разрядындағы метан пиролизі нәтижесінде сутегін алу тәсілі
1.2. Сутегін электрхимиялық генерациялауға арналған тиімді катализатор
1.3. Электролиз әдісімен сутегін алудың оңтайландырылған процесі
2-бағыт. Сутекті сақтауға және тасымалдауға арналған инновациялық материалдар мен технологиялар.
2.1. Сутекті қайтымды сақтау үшін LaNi5 негізіндегі ұсақ дисперсті сутекті сіңіретін тиімді материалдарды алу тәсілі және зертханалық үлгілері.
2.2. LaNi5 негізінде сутегін сақтауға арналған ұсақ дисперсті композициялық жүйелердің техникалық-пайдалану сипаттамалары бойынша деректер кешені.
2.3. Микро- және нанокристалды целлюлоза мен түрлендірілген көміртекті материалдарға негізделген сутекті сақтауға және тасымалдауға арналған сутекті көп қажет ететін полимерлі-көміртекті композиттік материал.
3-бағыт. Сутекті электрэнериясына түрлендіру
3.1. Төмен температуралы отын элементтеріне арналған материалдар:
3.2. Түрлендірілген белсендірілген көмір мен палладий, мыс, никель және темірдің моно- және биметалл нанобөлшектеріне негізделген сутегі энергетикасы үшін төмен температуралы ОЭ-ға арналған тасымалдағыштар мен каталитикалық жүйелерді әзірлеу.
3.3. Электрхимиялық түрлендіруге және сутекті жинауға арналған сутегі абсорбенті негізіндегі анодты материал;
3.4 Металгидридті энергия жинақтағышқа арналған катодты материал;
3.5 Әзірленген катодты және анодты материалдар негізінде жаңартылған электрхимиялық энергия түрлендіргіші (аккумулятор).
Төмен температуралы отын элементінің МЭБ тәжірибелік үлгісі.
Микро- және нанокристалды целлюлоза мен түрлендірілген көміртекті материалдарға негізделген сутекті сақтауға және тасымалдауға арналған сутекті көп қажет ететін полимерлі-көміртекті композиттік материал, сондай-ақ сутегі энергетикасының төмен температуралы ОЭ-ға арналған каталитикалық жүйесі.
Қазақстандағы алғашқы жоғары сутегін көп қажет ететін түйіршікті интерметалды қорытпалармен толтырылған контейнерлер (көлемі 5-10 л аккумулятор-баллондар) түріндегі сутегін сақтауға және тасымалдауға арналған ықшамды жүйе.
Бағдарлама шеңберінде күтілетін ғылыми нәтижелер.
Бағдарламаны іске асыру шеңберінде жарияланатын болады:
– ҚР ҒЖБМ ҒЖБССҚК ұсынған журналдарда 14 мақала;
– қазақстандық баспалардың 3 монографиясы;
– Қазақстан Республикасының Ұлттық зияткерлік меншік институтында тіркелген 5 зияткерлік меншік объектісі (патенттер);
– бағдарламаның алынған нәтижелері бейінді отандық және халықаралық ғылыми конференциялар, симпозиумдар мен семинарлар шеңберінде сынақтан өткізілетін болады;
– TRL әдістемесіне сәйкес бағдарламаны аяқтау кезеңіндегі технологиялық дайындық деңгейі (2023 жылғы «18» шілдедегі №112-нж) - 3/4 деңгей.
2023 ЖЫЛҒЫ НӘТИЖЕЛЕР:
1-бөлім.
АЖЖ-разрядын қолдану арқылы метанның максималды ыдырау дәрежесі анықталды, сондай-ақ минималды энергия шығыны бар эксперименттік деректер анықталды (21.11.2023 ж. № 12-230-02/169 техникалық анықтама)
Сутегін бөлудің асқын кернеуін азайту үшін жаңа каталитикалық жүйелер таңдалды (№1 от 08.12.2023 ж. №1 ғылыми-зерттеу жұмысы туралы есеп).
2-бөлім.
LaNi5 негізінде металгидридті сақтау жүйелерінің құрылымдық-фазалық жай-күйін қалыптастыру және басқару тәсілдері әзірленді (01.12.2023 ж. № 12-230-02/181 техникалық анықтама).
Сутекті көп қажет ететін полимерлі-көміртекті композиттік материалдарды алу тәсілі әзірленді. Үшөлшемді мезокеуекті сутегі конденсаторын алу үшін целлюлозаның микро- және нанокристалдары алынды (08.12.2023 ж. №1 ғылыми-зерттеу жұмысы туралы есеп).
3-бөлім.
Қабырғаларына каталитикалық қабаттар мен мезокеуекті кремний мембраналары қолданылған өтпелі арналары бар макрокеуекті кремний электрод құрылымдарын әзірлеу бойынша жұмыстар жүргізілді (08.12.2023 ж. №1 ғылыми-зерттеу жұмысы туралы есеп).
Нанокатализаторлары бар кеуекті кремний негізіндегі электродтардың материалдары мен дизайнын әзірлеу, кеуектілік деңгейін және графен құрылымдарының түрленуін басқару арқылы электродтық құрылымдардың қасиеттерін түрлендіру бойынша жұмыстар жүргізілді (08.12.2023 ж. №1 ғылыми-зерттеу жұмысы туралы есеп).
Белсендірілген көмір негізінде оңтайлы тасымалдағыш таңдалды және оларды түрлендіру тәсілі әзірленді: күріш қабығы мен күнбағыс қауызын қышқылды және термиялық өңдеу (08.12.2023 ж. №1 ғылыми-зерттеу жұмысы туралы есеп).
Металгидридті электродқа арналған меншікті сыйымдылығы мен төзімділігі жоғары жаңа материалдар мен композицияларды әзірлеу жұмыстары жүргізілді (08.12.2023 ж. №2 ғылыми-зерттеу жұмысы туралы есеп).
Металгидридті электродқа арналған меншікті сыйымдылығы мен төзімділігі жоғары жаңа материалдар мен композициялар әзірленді (08.12.2023 ж. №2 ғылыми-зерттеу жұмысы туралы есеп).
01.01.01. АЖЖ-разрядын қолдану арқылы метанның максималды ыдырау дәрежесін анықтау, сондай-ақ минималды энергия шығыны бар эксперименттік деректерді анықтау
Кезеңнің жетекшісі – АЭИ филиалының ғылыми қызметкері Т.Р. Туленбергенов
АЖЖ-разрядын қолдана отырып метанның плазмалық пролизі бойынша ғылыми жұмыстарға талдау жүргізілді, оның барысында разряд инициаторы ретінде мыналар қажет екені анықталды: метанның ыдырауына энергия шығынын азайту мақсатында газ тәрізді азотты немесе аргонды пайдалану; реакциялық камерадағы температура 1000 °С-тан басталуы керек, өйткені метан пролизі жоғары температурада ағады; АЖЖ-разрядының тұрақтылығы үшін газды атмосфералық қысым кезінде 0,05 нл/мин-тан 10 нл/мин-қа дейінгі шығынмен және температурасы 200 °С-тан 1000 °С-қа дейінгі диапазонда, 600 Вт-тан 6000 Вт-қа дейінгі диапазондағы АЖЖ-разряд қуатының өзгеру вариациясымен бұралған ағынмен жіберуді жүзеге асыру қажет. Сондай-ақ сутегін өндіру кезінде плазмохимиялық реакцияның тиімділігін арттыру үшін катализаторларды пайдалану қажет. Металл қоспаланған көміртекті катализаторлар мен көміртектік катализаторлардың металл катализаторларымен салыстырғанда тұрақтылығы жақсырақ және дезактивация жылдамдығы төмен, бірақ металл катализаторларымен салыстырғанда метанның конверсиясы нашар екені анықталды. Әдетте никель негізіндегі металл катализаторлар мен никель қоспаланған көміртекті катализаторлар басқаларына қарағанда белсендірек.
01.02.01. Сутегін бөлудің асқын кернеуін азайту үшін жаңа каталитикалық жүйелерді таңдау
Кезеңнің жетекшісі – АЭИ филиалының ғылыми қызметкері Т.Р. Туленбергенов
Сутегін алу үшін сулы ерітінділерді электролиздеу процесінің маңыздылығы қарастырылды және сутегін алу үшін қондырғыларды жаңғыртылған энергия көздерімен біріктірудің перспективасы көрсетілді. Сутегін алуда энергияның көп шығындалу проблемасы және оны шешу жолдары көрсетілді. Ерітінділерді электролиздеу әдісімен сутегін алу үшін негізгі электролиттер (қышқылды және сілтілі) қарастырылды. Қышқылды және сілтілі электролиттердің артықшылықтары мен кемшіліктері көрсетілді, олардың негізінде энергияны аз шығындауына және өндірімділігінің жоғары болуына байланысты сілтілі электролиттер таңдап алынды (сілтілі ерітінділер үшін жүздеген H2 м3/сағ қышқылды ерітінділер үшін ондаған Н2 м3/сағ қарсы). Электрод материалдардың тұтастай алғанда процестің энергия шығынына әсері зерделенді және электрхимиялық әдіспен сутегін генерациялауға арналған қолданыстағы электродтық материалдардың тізімі келтірілді. СБР үшін электродтық материалдарды таңдауды бағалау критерилері егжей-тегжейлі қарастырылды, олар кейін практикалық бөлімде электродтық материалдарды зерттеу және оңтайландыру кезінде пайдаланылатын болады.
01.03.01. LaNi5 негізінде металгидридті жүйелердің құрылымдық-фазалық жай-күйін қалыптастыру және басқару тәсілдерін әзірлеу
Кезеңнің жетекшісі – АЭИ филиалының аға ғылыми қызметкері, PhD, Н.М. Мухамедова
Шетелдік ғылыми-техникалық әдебиеттерді теориялық талдау нәтижесінде LaNi5 негізіндегі материалдар сутекті сақтауға арналған материалдар ретінде өте перспективалы екендігі анықталды. V, Mg, Al, Co сияқты қоспалағыш элементтерді қосу сутектің сорбциясы мен десорбциясы кинетикасына әсер етуге мүмкіндік береді. Көп компонентті композиттердің жақсартылған кинетикасы анықталды, бұл гидридтің пайда болуы фазалық шекаралар саны көп болған кезде оңайырақ болатындығымен түсіндіріледі. Механикалық синтездің ұзақтығы ұнтақты қоспаларының құрылымына әсер ететіні белгілі. Ұзақ уақыт өңдеу энергияның жоғарылауына және механикалық әсерлерді қарқындатуға әкелуі мүмкін, бұл қоспаланатын компоненттердің біркелкі таралуына және материалдың тұрақты құрылымының қалыптасуына ықпал етеді. Алайда, ұзақ уақыт өңдеу температураның жоғарылауына әкелуі мүмкін, бұл компоненттердің диффузия және сегрегация процестеріне әсер етуі мүмкін, сондықтан өңдеудің оңтайлы ұзақтығын мұқият тексеру керек. Механикалық синтездің әртүрлі уақыт аралықтарын пайдалану синтездің ең жақсы нәтижелерін, соның ішінде бөлшектердің өлшемін максималды азайтуды және біртекті микроқұрылымды алуды қамтамасыз ететін оңтайлы уақытты анықтайды.
01.05.01. Сутекті көп қажет ететін полимерлі-көміртекті композиттік материалдарды алу тәсілін әзірлеу. Үшөлшемді мезокеуекті сутекті конденсаторды алу үшін целлюлозаның микро- және нанокристалдарын алу
Кезеңнің жетекшісі – АЭИ филиалының аға ғылыми қызметкері, PhD, Н.М. Мухамедова
Жүргізілген талдамалық шолу негізінде ауыл шаруашылығы қалдықтарын тиімді кәдеге жарату жолымен биоматериалдар алу мүмкіндігі жоғары екені анықталды. Осыған байланысты зерттеу нәтижесінде күнбағыс тұқымының қабығы мен соя қабығынан көміртегі материалдары алынып тасталғаны анықталды, ал шығымы соя қабығы үшін 28,6%-ға тең, бұл күнбағыс тұқымының қабығынан 2%-ға артық. Алынған табиғи материалдан өндірілген целлюлозаның шығымы күнбағыс тұқымының қабығынан 50,69%-ды құрайды және соя қабығынан 12%-ға артық. Сонымен қатар, α-целлюлозаның мөлшері 67,53%-ға тең. Бұл соя қабығынан шамамен 10 %-ға артық болды. Барлық алынған материалдардың химиялық құрылымы ИҚ әдісімен көміртегі мен целлюлозаның сәйкестігіне зерттелді. Бетінің морфологиясы бойынша екі шикізаттан алынған көміртектің торлы, бөлінген пішіні, ал целлюлозаның талшықты құрылымы бар екені анықталды. Бұл дегеніміз, біз алынған материалдардың сутекті сақтау және тасымалдау материалдарына тән физикалық-химиялық қасиеттері бар екенін көреміз.
01.06.01. Қабырғаларына каталитикалық қабаттар мен мезокеуекті кремний мембраналары қолданылған өтпелі арналармен макрокеуекті кремний электродтық құрылымдарын әзірлеу
Кезеңнің жетекшісі – АЭИ филиалының зертхана бастығы, А.Ж. Миниязов
Жобаның міндеттерін іске асыру шеңберінде ОЭ электродтарына қойылатын талаптарды қанағаттандыратын макро кеуекті ma-Si алынды. Кремнийдің қоспалық құрамына қойылатын талаптар оны нақты құрылғыларда пайдалануға байланысты. Кремний үлгілеріндегі қоспалардың мөлшері өте аз болғандықтан, индуктивті байланысқан плазмамен атомдық-эмиссиялық талдау әдісі пайдаланылды және құрамындағы химиялық элементтердің аз мөлшерін анықтау әдісі әзірленді. Мезокеуекті кремний мембранасының материалы әзірленді, кеуектердің өлшемі - 98-140 нм, кеуектілігі р 29-35%, бетінің ауданы 260-280 м2/г, меншікті кедергісі ρ 2~6*104 Ом см. Зерттеулер шеңберінде кеуекті кремний матрица, ал гелді протон өткізгіш электролит толтырғыш болып табылатын, композиттік мезокеуекті кремний мембранасына арналған материал әзірледі. Кеуектерін тереңірек өңдеу әдетте электролиттің арна тереңдігі арқылы сарқылу процесімен шектеледі және қабырғалардың пассивациясының бұзылуы ретінде көрінеді, бұл кеуектерді шетке қарай өңдеуге әкеледі. Кеуекті кремнийді пайдаланудың негізгі артықшылықтары мембрана гельденген кезде полимер құрылымынан электролиттің шайылуы азаяды. Кремний электродтарын жасау үшін перспективалы материал ретінде қызмет ете алатын мезокеуекті кремний негізіндегі композиттік үлгілерді әзірлеу бойынша эксперименттер жүргізілді. Кеуекті кремний матрицасы үшін перспективалы нанокатализаторлар анықталды, таңдау өлшемі 1,5 нм-ден кем катализаторлардың координациялық санның төмендеуіне байланысты белсенділігі де төмендеуіне байланысты болды, ал өлшемінің өсуімен катализатордың меншікті беті төмендейді, демек белсенділік.
01.06.02. Нанокатализаторлары бар кеуекті кремний негізіндегі электродтардың материалдары мен дизайнын әзірлеу, кеуектілік деңгейін және графен құрылымдарының түрленуін басқару арқылы электродтық құрылымының қасиеттерін түрлендіру.
Кезеңнің жетекшісі – АЭИ филиалының зертхана бастығы, А.Ж. Миниязов
Синтезделген ерітінділерде әзірленген кремний үлгілерін сіңдіру арқылы алынған композиттердің қасиеттеріне зерттеулер жүргізілді. Бастапқы кремний төсемдерінің үлгілері түрлендіргіш ерітінділерде ұсталды, содан кейін ББЗ-дан және еріткіштен жуылып, бөлме температурасында кептірілді. Үлгілерді дистилденген сумен 15-20 минут ішінде жуу кезінде композиттің бетінен нанобөлшектердің 10%-ы ғана жойылатыны анықталды. ББЗ-ны толығымен жою үшін 3 сағат ішінде 4500 С-та күйдіру қолданылды, мұндай өңдеуден кейін ББЗ беттен толығымен жойылады. Оптикалық сіңіру спектрлерінің интегралдық қарқындылығының өзгеруі бойынша бастапқы сіңдіруде кеуекті кремнийге палладийдің 17,9%-ға дейін және бастапқы ерітінділердегі платинаның 19,0%-ға дейін сіңірілетіні анықталды. Катализатордың белсенді фазасы анаэробты жағдайда металл иондарын радиациялық-химиялық қалпына келтіру әдісімен палладий және платина нанобөлшектері бар кері мицеллярлық ерітінділерден алынды. Кері мицеллалар – сулы ерітіндінің микро тамшылары - органикалық еріткіште беттік белсенді затпен (ББЗ) тұрақтандырылған пулдар. Синтез шарттарын (реагенттердің концентрациясы) өзгерту арқылы түзілетін бөлшектердің өлшемдерін басқаруға болады.
01.07.01 Белсендірілген көмір негізінде оңтайлы тасымалдағышты таңдау және оларды түрлендіру тәсілін әзірлеу: КҚ мен КҚ қышқылды және термиялық өңдеу. Физикалық-химиялық қасиеттерін зерделеу.
Кезеңнің жетекшісі – АЭИ филиалының зертхана бастығы, А.Ж. Миниязов
Ауыл шаруашылық қалдықтарынан (күнбағыс, соя және күріш қабығы) алынған көмірді бастапқы күйінде қышқылмен өңдегеннен кейінгі оның күйі зерделенді. Көмір үш түрлі ауыл шаруашылық қалдықтарынан да алынуы мүмкін екендігі анықталды, дегенмен күріш қабығының өнімділігі соя мен күнбағысқа қарағанда 10-15%-ға жоғары. Қышқылмен өңдегеннен кейін көмірдің шығымы азаятыны байқалады, қышқыл көмірдің құрамындағы қосалқы заттарға әсер ететіні және ерітіндінің құрамына суспензия түрінде өту арқылы шығымдылығын төмендететіні анықталды. Алынған көмірлер арасында күнбағыс қабығынан алынған көмірдің бастапқы күйі, қышқылмен жуылған күй, басқалармен салыстырғанда жоғары болды, ал керісінше, күріш қабығы 10-25%-ға төмен, ал қышқылмен жуғаннан кейін де ылғалдылық күнбағыс қабығымен салыстырғанда 5-5,5 есе аз екендігі анықталды, концентрациясы қышқылмен жуу 50% ылғалдылықтың жоғарылауына әкеледі. Ауыл шаруашылық қалдықтарынан алынған көмір адсорбциялық қабілетін, полярлығы мен термиялық тұрақтылығын сақтай отырып, қышқылмен жуғаннан кейін бастапқы кеуекті құрылымын сақтайтыны анықталды. Қалдықтардың осы үш түрінен алынған көмірдің ішінде күріш қабығының күлі басқа соя мен күнбағыс қабығынан алынған көмірге қарағанда 10-15 есе жоғары екендігі анықталды. Қалдықтардан алынған көмірдің бастапқы күйінде сорбциялық тұрақты екендігі анықталды, қышқылмен жуғаннан кейін қышқыл олардың құрылымындағы кеуектерді бұзады. Алынған көмірдің бастапқы күйі, тіпті қышқылмен жуғаннан кейін де, құрамында оттегі бар топтардың үлесінде үлкен айырмашылық жоқ екендігі анықталды. Тұтастай алғанда, күнбағыс, соя және күріш қабығынан алынған көмірді термогравиметриялық талдау нәтижелері оның ауыл шаруашылық қалдықтарынан, яғни күнбағыс, соя және күріш қабығынан алынған көмірдің жоғары физикалық-химиялық қасиеттері бар екенін ескеріп, зерттеу нәтижелеріне сүйене отырып, температураның ыдырауы мен жаппай шығындар бойынша айтарлықтай өзгерістерге ұшырамайтынын көрсетті және оны коммерциялық белсендірілген көмірдің орнына қолдануға барлық негіз бар.
01.08.01. Металгидридті электродқа арналған меншікті сыйымдылығы мен төзімділігі жоғары жаңа материалдар мен композицияларды әзірлеу
Кезеңнің жетекшісі – АЭИ филиалының зертхана бастығы, А.Ж. Миниязов
Сутегін алудың қолданыстағы әдістері қарастырылды және олардың тиімділігіне талдау жасалды. Сутегін алудың қолданыстағы сұлбалары көрсетілді, бұл барлық жағдайда оны кейінірек пайдалану үшін сутекті сақтау станцияларын пайдалану қажет екенін көрсетеді. Молекулалық сутекті сақтау сатысы жоқ токтың электрхимиялық көзінде сутегі протонының жұмысы арқылы энергияны сақтау сұлбасы ұсынылды.
01.08.02. Энергияны түрлендірудің электрхимиялық көздері үшін электродтық материалдар ретінде қазақстандық сутегін сіңіргіш материалдардың жұмысқа қабілеттілігін бағалау
Кезеңнің жетекшісі – АЭИ филиалының зертхана бастығы, Миниязов А.Ж.
Нақты Ni-MeH параметрлерін тестілеу және анықтау арқылы Ni-MeH батареясының конструкциясы көрсетілді. Жобаны іске асыру кезінде зерттеу тобы осы батареяның анодтық материалын синтездеуге, оның қасиеттерін оңтайландыруға және Қазақстан нарығында батареялардың осы түрін коммерцияландыру үшін негіз қалауға бағытталған.