Preview

ҚР ҰЯО жаршысы

Кеңейтілген іздеу

Mg-Al ЖҮЙЕСІНДЕ Mg17Al12 ФАЗАСЫНЫҢ БАҚЫЛАНАТЫН ҚАЛЫПТАСУЫ АРҚЫЛЫ СУТЕГІН СІҢІРУ КИНЕТИКАСЫН АРТТЫРУ

https://doi.org/10.52676/1729-7885-2026-1-43-50

Толық мәтін:

Аңдатпа

Бұл жұмыста Mg-Al жүйесін зерттеу нәтижелері ұсынылған, оның мақсаты фазалық құрамды және синтез параметрлерін оңтайландыру арқылы сутегін сіңіру кинетикасын арттыру болып табылады. Синтез режимін таңдау үшін Thermo-Calc бағдарламасында үшөлшемді термодинамикалық модельдеу жүргізілді, ол Mg қатты ерітіндісін сақтай отырып, Mg17Al12 интерметалдық фазасының тұрақтылық температура-концентрациялық аймақтарын анықтауға мүмкіндік берді. Алынған нәтижелер негізінде ұнтақтарды механикалық синтездеу және оларды 350 ℃ температурада ұшқынды плазмалық спекание әдісімен өңдеу жүзеге асырылды. Рентгенофазалық талдау эксперименттік фазалық құрамның есептік болжамдарға сәйкес келетінін растады. Mg17Al12 фазасының оңтайлы мөлшері бар үлгілер (30 масс.%) таза Mg-мен салыстырғанда 300 ℃ температурада және 20 бар қысымда сутегін сіңіру жылдамдығының екі есе артқанын көрсетті. Алынған нәтижелер қатты күйдегі сутегі сақтау материалдарын жетілдірілген кинетикалық сипаттамалармен әзірлеуде термодинамикалық модельдеу мен жоғары қарқынды синтез технологияларын үйлестірудің тиімділігін дәлелдейді.

Авторлар туралы

А. Ж. Миниязов
ҚР ҰЯО РМК «Атом энергиясы институты» филиалы; «Шәкәрім университет» КеАҚ
Қазақстан

Курчатов

Семей



Н. М. Мухамедова
ҚР ҰЯО РМК «Атом энергиясы институты» филиалы; «Шәкәрім университет» КеАҚ
Қазақстан

Курчатов

Семей



Ж. Н. Оспанова
ҚР ҰЯО РМК «Атом энергиясы институты» филиалы; «Д. Серікбаев атындағы Шығыс Қазақстан техникалық университеті» КеАҚ
Қазақстан

Курчатов

Өскемен



О. Өкен
ҚР ҰЯО РМК «Атом энергиясы институты» филиалы
Қазақстан

Курчатов



Г. К. Уазырханова
«Д. Серікбаев атындағы Шығыс Қазақстан техникалық университеті» КеАҚ
Қазақстан

Өскемен



Т. Ахмеди
ҚР ҰЯО РМК «Атом энергиясы институты» филиалы
Қазақстан

Курчатов



Әдебиет тізімі

1. Li, Z., Zhang, M., Xu, H. Study of Heat Transfer, Thermal Dynamics, and Reaction Kinetics in Hydrogenation/Dehydrogenation Processes for Mg-Based Metal Hydride Hydrogen Storage // Energies. – 2025. – Vol. 18(11). – Art. 2924. – https://doi.org/10.3390/en18112924

2. Altaf, M., Demirci, U.B., Haldar, A.K. Review of Solid-State Hydrogen Storage: Materials Categorisation, Recent Developments, Challenges and Industrial Perspectives // Energy Reports. – 2025. – Vol. 11, in press. – https://doi.org/10.1016/j.egyr.2025.04.055

3. Chibani, A., Boucetta, C., Haddad, M.A.N. A Novel Metal Hydride Reactor Design: The Effect of Using Copper, AlN and AlSi10Mg Composite Fins on the Dehydrogenation Process of LaNi₅-Metal Alloy // International Journal of Hydrogen Energy. – 2025, in press. – https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2025.05.172

4. Sharma, G., Dewangan, A.K., Yadav, A.K. Current Status of Research on Hydrogen Generation, Storage and Transportation Technologies: A State-of-the-Art Review // Process Saf. Environ. Prot. – 2024. – Vol. 179. – P. 558– 579. – https://doi.org/10.1016/j.psep.2024.06.042

5. Ding, Z., Lin, G., Du, W., Chen, Y., Jiang, H. Hierarchical Interface Engineering for Advanced Magnesium-Based Hydrogen Storage: Synergistic Effects of Structural Design and Compositional Modification // Chem. Sci. – 2025, in press. – https://doi.org/10.1039/D5SC01169H

6. Wang, Y., Liu, Y., Hao, Y., Wu, P., Zhou, Y., Ding, Z. Recent Advances in the Preparation Methods of Magnesium-Based Hydrogen Storage Materials // Molecules. – 2024. – Vol. 29(11). – Art. 2451. – https://doi.org/10.3390/molecules29112451

7. Parviz, R., Heydarinia, A., Khosravi, M. New Mg-Based Composite with Layered-Porous Structure for Enhanced Hydrogen Storage // J. Energy Storage. – 2025, in press. – https://doi.org/10.1016/j.est.2025.110043

8. Jangir, M., Jain, I.P., Gattia, D.M. Effect of Ti-Based Additives on the Hydrogen Storage Properties of MgH2: A Review // Hydrogen. – 2023. – Vol. 4(3). – P. 523–541. – https://doi.org/10.3390/hydrogen4030034

9. Hanada, N.; Ichikawa, T.; Fujii, H. Catalytic effect of nanoparticle 3d-transition metals on hydrogen storage properties in magnesium hydride MgH2 prepared by mechanical milling // J. Phys. Chem. B. – 2005. – Vol. 109. – P. 7188–7194.

10. Schur D. V. [et al.] Theoretical studies of lithium–aluminum amid and ammonium as perspective hydrogen storage // International Journal of Hydrogen Energy. – 2019. – Vol. 44. – No. 45. – P. 24810–24820. – https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.07.205

11. Matysina Z. A. [et al.] The mixed lithium-magnesium imide Li2Mg(NH)2 a promising and reliable hydrogen storage material // International Journal of Hydrogen Energy. – 2018. – Vol. 43. – No. 33. – P. 16092–16106. – https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.06.168

12. Dietrich D. [et al.] Formation of intermetallic phases in diffusion-welded joints of aluminium and magnesium alloys // Journal of Materials Science. – 2011. – Vol. 46. – P. 357–364. – https://doi.org/10.1007/s10853-010-4841-5

13. Yang, Q., Jia, X., Qin, Z., Ding, X., & Li, Y. Enhancements in hydrogen storage properties of magnesium hydride supported by carbon fiber: Effect of C–H interactions // Inorganics. – 2024. – Vol. 12(11). – Art. 273. – https://doi.org/10.3390/inorganics12110273

14. Mintz M. H. [et al.] The reaction of hydrogen with magnesium alloys and magnesium intermetallic compounds // Journal of the Less Common Metals. – 1980. – Vol. 74. – No. 2. – P. 263–270. – https://doi.org/10.1016/0022-5088(80)90161-7

15. Zaluska A., Zaluski L., Ström-Olsen J. O. Structure, catalysis and atomic reactions on the nano-scale: a systematic approach to metal hydrides for hydrogen storage // Applied Physics A. – 2001. – Vol. 72. – P. 157-165. http://dx.doi.org/10.1007/s003390100783

16. Bouaricha S. [et al.] Hydriding behavior of Mg–Al and leached Mg–Al compounds prepared by high-energy ball-milling // Journal of Alloys and Compounds. – 2000. – Vol. 297. – No. 1-2. – P. 282–293. – https://doi.org/10.1016/S0925-8388(99)00612-X

17. Takamura H., Miyashita T., Kamegawa A., Okada M. Grain size refinement in Mg–Al-based alloy by hydrogen treatment // Journal of alloys and compounds. – 2003. – Vol. 356. – P. 804–808. – https://doi.org/10.1016/S0925-8388(03)00091-4

18. Liu X. Y. [et al.] Anisotropic surface segregation in Al-Mg alloys // Surface science. – 1997. – Vol. 373. – No. 2-3. – P. 357–370. – https://doi.org/10.1016/S0039-6028(96)01154-5

19. Liu, C., Li, H., Liu, M., Ma, H., Wei, J., & Wang, J. Highly conductive and stretchable MXene composite films for wearable strain sensors with ultrahigh sensitivity // Materials Today Communications. – 2022. – Vol. 33. – Art. 105017. – https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.105017

20. Lyu, J., Elman, R., Svyatkin, L., & Kudiiarov, V. Theoretical and experimental research of hydrogen storage properties of Mg and Mg-Al hydrides // Journal of Alloys and Compounds. – 2022. – Vol. 907. – Art. 168618. – https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.168618

21. Huang, Q., Zeng, D., Wu, X., Liu, H., He, Z., & Jiang, Y. (2023). First-principles study on the hydrogen storage properties of Mg17Al12 compound // International Journal of Hydrogen Energy. – 2023. – Vol. 48(14). – P. 5210– 5220. – https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.01.175

22. Wang, Y., Zhang, Y., Liu, T., Wang, S., & Liu, Y. (2024). Activation mechanism of hydrogen molecules on Y-decorated Mg₁₇Al12 (110) surfaces: A DFT study // Scientific Reports. – 2024. – Vol. 14. – Art. 11014. https://www.nature.com/articles/s41598-024-69189-7

23. Nisar, A.; Zhang, C.; Boesl, B.; Agarwal, A. Unconventional Materials Processing Using Spark Plasma Sintering // Ceramics. – 2021. – Vol. 4. – P. 20–39. – https://doi.org/10.3390/ceramics4010003

24. L. Pranevicius, D. Milcius, L. L. Pranevicius, G. Thomas // J. Alloys Comps. – 2024. – Vol. 373. – P. 9–15. – https://doi.org/10.1016/S0925-8388(03)00091-4

25. Kabirian, F., Mahmudi, R. Effects of Rare Earth Element Additions on the Impression Creep Behavior of AZ91 Magnesium Alloy // Metall Mater Trans A. – 2009. – Vol. 40. – P. 2190–2201. – https://doi.org/10.1007/s11661-009-9905-2

26. Lukaszczyk, T., Sieniawski, A., Miszkurka, M. Thermodynamic database of multi-component Mg alloys and its application in Thermo‑Calc modeling of phase equilibria // Journal of Magnesium and Alloys. – 2016. – Vol. 4(1). – P. 45–53.

27. Matysina Z. A. [et al.] Hydrogen in magnesium alanate Mg(AlH4)2, aluminum and magnesium hydrides // International Journal of Hydrogen Energy. – 2023. – Vol. 48. – No. 6. – P. 2271–2293. – https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.09.225

28. Chen, Q., Zhang, H., Wang, W., Zhang, J., & Zhou, Y. Hydrogen storage behavior of Mg–Al-based alloys prepared by mechanical alloying and spark plasma sintering // Journal of Magnesium and Alloys. – 2023. – Vol. 11(4). – P. 1372–1383. – https://doi.org/10.1016/j.jma.2023.03.006

29. Baklanov, V., Zhanbolatova, G., Skakov, M., Miniyazov, A., Sokolov, I., Tulenbergenov, T., Kozhakhmetov, Y., Bukina, O., & Orazgaliev, N. Study of the temperature dependence of a carbidized layer formation on the tungsten surface under plasma irradiation // Materials Research Express. – 2022. – Vol. 9(1). – Art. 016403. – https://doi.org/10.1088/2053-1591/ac4626

30. Friedrichs, O., Sánchez-López, J.C., López-Cartes, C., Cuevas, F., Latroche, M., Fernández, A., Palacios, J.M. The effect of Al on hydrogen absorption–desorption properties of nanocrystalline Mg // Acta Materialia. – 2006. – Vol. 54(4). – P. 105–110. – https://doi.org/10.1016/j.actamat.2005.09.027

31. Han G. [et al.] Magnesium-based energy materials: Progress, challenges, and perspectives // Journal of Magnesium and Alloys. – 2023. – Vol. 11. – No. 11. – P. 3896–3925. – https://doi.org/10.1016/j.jma.2023.08.009

32. Mukhamedova N. M. [et al.] Evolution of Phase Transformations in the Mg-Ni-Ce System After Mechanical Synthesis and Spark Plasma Sintering // Materials. – 2025. – Vol. 18. – No. 9. – Art. 2131. – https://doi.org/10.3390/ma18092131

33. Aguey-Zinsou K.F., Ares-Fernandez J.R. Hydrogen in magnesium: new perspectives toward functional stores // Energy & Environmental Science. – 2010. – Vol. 3, No. 4. – P. 526–543.

34. Danaie, M.; Tao, S.; Kalisvaart, P.; Mitlin, D. Analysis of deformation twins and the partially dehydrogenated microstructure in nanocrystalline magnesium hydride (MgH2) powder // Acta Mater. – 2010. – Vol. 58. – P. 3162–3172.

35. Skakov, M., Kozhakhmetov, Y., Mukhamedova, N., Miniyazov, A., Sokolov, I., Urkunbay, A., Zhanbolatova, G., Tulenbergenov, T. Effect of a High-Temperature Treatment on Structural-Phase State and Mechanical Properties of IMC of the Ti-25Al-25Nb at.% System // Materials. – 2022. – Vol. 15(16). – Art. 5560. – https://doi.org/10.3390/ma15165560

36. Liang, G., Huot, J., Boily, S., Van Neste, A., & Schulz, R. Hydrogen storage properties of the mechanically alloyed Mg–Mg17Al12 composite // International Journal of Hydrogen Energy. – 2007. – Vol. 32(10–11). – P. 2134– 2142. – https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2007.03.003

37. Domènech-Ferrer, R., Sridharan, M. G., Garcia, G., Pi, F., & Rodríguez-Viejo, J. Hydrogenation properties of pure magnesium and magnesium–aluminium thin films // Journal of Power Sources. – 2007. – Vol. 169(1). – P. 117–122. – https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2007.01.049

38. Li, B., Peng, X., Yang, Y., Wei, G., Li, Q., Chen, Y., & Pan, F. Enhancement mechanism of low alloying (Mn, Al) and plastic deformation for hydrogen storage kinetics of Mg alloy // Separation and Purification Technology. – 2025. – Vol. 353(Part A). – Art. 128350. – https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.128350

39. Kim, M., Gu, Q., Hussain, T., Ali, Y., Abbott, T. B., & Nogita, K. Effect of Na addition on the hydrogen absorption kinetics of as-cast hypoeutectic Mg–La alloys // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – Vol. 46(53). – P. 27096–27106. – https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.05.180

40. Li, Q., Pan, F. Kinetics of Hydrogen Absorption and Desorption of Mg-Based Hydrogen Storage Alloys // Magnesium-based Hydrogen Storage Materials. Springer, Singapore. – 2025. – https://doi.org/10.1007/978-981-96-5531-1_2


Рецензия

Дәйектеу үшін:


Миниязов А.Ж., Мухамедова Н.М., Оспанова Ж.Н., Өкен О., Уазырханова Г.К., Ахмеди Т. Mg-Al ЖҮЙЕСІНДЕ Mg17Al12 ФАЗАСЫНЫҢ БАҚЫЛАНАТЫН ҚАЛЫПТАСУЫ АРҚЫЛЫ СУТЕГІН СІҢІРУ КИНЕТИКАСЫН АРТТЫРУ. ҚР ҰЯО жаршысы. 2026;(1):43-50. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2026-1-43-50

For citation:


Miniyazov A.Zh., Mukhamedova N.M., Ospanova Zh.N., Oken O., Uazyrkhanova G.K., Akhmedi T. ENHANCEMENT OF HYDROGEN ABSORPTION KINETICS IN THE Mg-Al SYSTEM THROUGH CONTROLLED FORMATION OF THE Mg17Al12 PHASE. NNC RK Bulletin. 2026;(1):43-50. (In Russ.) https://doi.org/10.52676/1729-7885-2026-1-43-50

Қараулар: 202

JATS XML


ISSN 1729-7516 (Print)
ISSN 1729-7885 (Online)