ПОЛУЧЕНИЕ МАТЕРИАЛА НАКОПИТЕЛЯ ВОДОРОДА НА ОСНОВЕ LANI5 МЕТОДОМ ИСКРОПЛАЗМЕННОГО СПЕКАНИЯ

В данной статье исследована технология получения сплава на основе LaNi₅ методом искрового плазменного спекания (ИПС) для хранения водорода. Предварительная механическая активация и механический синтез проводились с использованием металлических порошков лантана (La) и никеля (Ni) в массовых соотношениях 20:1 и 30:1. Подготовленные порошковые смеси помещались в графитовую матрицу диаметром 20 мм, предварительно подпрессовывались и спекались на установке искрового плазменного спекания ISKRA при температуре 1250°C и постоянном давлении в среде вакуума.
Для фазового анализа синтезированных образцов использовался метод рентгеновской дифрактометрии, в результате чего были определены фазовые превращения и кристаллические особенности структуры сплава. В результате было установлено, что наблюдается образование фазы LaNi₅. Помимо основной фазы, обнаружен также оксид La₂O₃, что свидетельствует о частичном окислении материала. Кроме того, морфология и микроструктура материала были исследованы с помощью сканирующего электронного микроскопа, что позволило охарактеризовать поверхностную структуру и распределение размеров частиц полученных образцов. Результаты исследования подтвердили эффективность метода механического синтеза и искрового плазменного спекания для получения материала на основе LaNi₅ для хранения водорода и позволили определить влияние параметров синтеза на фазовый состав и микроструктурные характеристики полученного материала.

1. The role of renewable energy in the global energy transformation / D. Gielen et al // J. Energy Strategy Rev. – 2019. – № 24. – Р. 38-50.

2. Garba B. Renewable Energy Sources, Sustainability and Environmental Protection: A Review / B. Garba, M. Abdulrahman // European Journal of Theoretical and Applied Sciences. – 2024. – Т. 2, № 2. – Р. 449-462. https://doi.org/10.59324/ejtas.2024.2(2).39.

3. Dawood F. Hydrogen production for energy: An overview / F. Dawood, M. Anda, G.M. Shafiullah // Int. J. Hydrogen Energy. – 2020. – № 45. – Р. 3847-3869.

4. Zubairu N. A review of hydrogen energy in renewable energy supply chain finance / N. Zubairu, L.Al Jabri, A. Rejeb // Discover Sustainability. – 2025. – Vol. 6, art. 186.

5. https://doi.org/10.1007/s43621-025-01007-0.

6. Reda S.M. Green hydrogen as a source of renewable energy / S.M. Reda // Environmental Science and Pollution Research. – 2024. https://doi.org/10.1007/s11356-024-35429-0.

7. Jaradat M.A. Green Hydrogen in Focus: A Review of Production, Storage, and Applications / M.A. Jaradat, K.M. Al-Azzam, M.A. Hammad // Energies. – 2024. – Vol. 17, № 16. – Article 3992. https://doi.org/10.3390/en17163992.

8. Hydrogen production, storage, transportation and key challenges with applications: A review / A.M. Abdalla et al // Energy conversion and management. – 2018. – Vol. 165. – P. 602-627.

9. Hydrogen production, transportation, utilization, and storage: Recent advances towards sustainable energy / N.S. Muhammed et al // Journal of energy storage. – 2023. – Vol. 73. – P. 109207.

10. Drawer C. Metal hydrides for hydrogen storage–Identification and evaluation of stationary and transportation applications / C. Drawer, J. Lange, M. Kaltschmitt // Journal of energy storage. – 2024. – Vol. 77. – P. 109988.

11. Perspectives and challenges of hydrogen storage in solid-state hydrides / Z. Chen et al // Chinese Journal of Chemical Engineering. – 2021. – Vol. 29. – P. 1-12.

12. Nemukula E. Metal Hydrides for Sustainable Hydrogen Storage: A Review / E. Nemukula // Energy Reports. – 2025. https://doi.org/10.1155/er/6300225.

13. Boser O. Hydrogen sorption in LaNi5 / O. Boser // Journal of the Less Common Metals. – 1976. – Vol. 46, № 1. – P. 91-99.

14. LaNi5 related AB5 compounds: Structure, properties and applications / J.M. Joubert et al // Journal of Alloys and Compounds. – 2021. – Vol. 862. – P. 158163.

15. Jurczyk M. (ed.). Handbook of nanomaterials for hydrogen storage. – CRC Press, 2017.

16. Suzuki K. Degradation of LaNi5 and LaNi4. 7Al0. 3 hydrogen-absorbing alloys by cycling / K. Suzuki, K. Ishikawa, K. Aoki // Materials Transactions, JIM. – 2000. – Vol. 41, № 5. – P. 581-584.

17. Łodziana Z. Surface properties of LaNi5 and TiFe – Future opportunities of theoretical research in hydrides / Z. Łodziana // Frontiers in Energy Research. – 2021. – Vol. 9. – P. 719375.

18. Hydrogen absorption reactions of hydrogen storage alloy LaNi5 under high pressure / T. Sato et al // Molecules. – 2023. – Vol. 28, № 3. – P. 1256.

19. Polytypism of La–Ni phases in multicomponent AB5 type hydride electrode alloys / Y. Chen et al // International journal of hydrogen energy. – 2002. – Vol. 27, № 1. – P. 63-68.

20. Liu Y. Optimization of LaNi5 hydrogen storage properties by the combination of mechanical alloying and element substitution / Y. Liu, D. Chabane, O. Elkedim // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – Vol. 53. – P. 394-402

21. Experimental investigation of the hydrogen storage capacity in LaNi3. 6Al0. 4Mn0. 3Co0. 7 alloy / S. Harrat et al // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. –Vol. 77. – P. 33-39.

22. Kaszyca K. Using the Spark Plasma Sintering System for Fabrication of Materials / K. Kaszyca. // Materials. – 2024.

23. MAX phases and their spark plasma sintered composites / G.O. Kayan et al // Smart Materials Research. – 2025.

24. Munir Z.A. The effect of electric field and pressure on the synthesis and consolidation of materials: A review of the spark plasma sintering method / Z.A. Munir, U. Anselmi-Tamburini, M. Ohyanagi // Journal of Materials Science. – 2006. – Vol. 41. – P. 763-777. https://doi.org/10.1007/s10853-006-6555-2

25. Influence of transition metals on hydrogen storage properties of LaNi5 alloy / K. Asheesh et al // International Atomic Energy Agency. – 2022. – P. 31-35.

26. Khan, H.B. Metal hydride hydrogen storage risk assessment: A review / H.B. Khan // International Journal of Hydrogen Energy. – 2025.

27. Experimental and Mathematical Investigation of Hydrogen Absorption in LaNi5 and La0. 7Ce0. 1Ga0. 3Ni5 Compounds / S. Belkhiria et al // Metals. – 2024. – Vol. 14, № 9. – P. 967.

28. Improvement of hydriding kinetics of LaNi 5-type metal alloy through substitution of nickel with tin followed by palladium deposition / T.R. Somo et al // Bulletin of Materials Science. – 2022. – Vol. 45. – P. 1-11.

29. Evolution of Phase Transformations in the Mg-Ni-Ce System After Mechanical Synthesis and Spark Plasma Sintering. Nuriya Mukhamedova, Arman Miniyazov,Gainiya Zhanbolatova, Zhanna Ospanova, Aisara Sabyrtayeva, Karina Shaikieva. – Materials 2025. – V. 18. https://doi.org/10.3390/ma18092131.

30. LaNi₅ related AB₅ compounds: Structure, properties and applications / J.M. Joubert et al // Journal of Alloys and Compounds. – 2021. – Vol. 862. – Р. 158163.