Synthesizing of MgH2-Nb2O5-based Nanocomposite Powder Particles for the Manufacturing of Hydrogen Storage System for Light Duty Vehicles, Phase II

برنامج تكنولوجيا النانو والمواد المتقدمة، مركز أبحاث الطاقة والبناء، معهد الكويت للأبحاث العلمية هذا المشروع والذى استغرق تنفيذه مدة ثلاث سنوات انتهت في 31 يناير 2019 قد تم دعمه من قبل مؤسسة الكويت للتقدم العلمى بمبلغ 91750 دينار كويتي تم استخدامها في شراء المستلزمات التشغيلية للمشروع، هذا في الوقت الذى قام فيه معهد الكويت للأبحاث العلمية بتحمل مرتبات فريق العمل والتي وصلت قيمتها الي 63680 دينار كويتي. ويهدف هذا المشروع إلى تحسين معايير تخزين غاز الهيدروجين لعنصر الماغنسيوم وذلك من خلال تطوير مساحيق هيدريدات الماغنسيوم ومتراكباته ذات البنية النانونية من أجل زيادة قدراتها فى تخزين كميات كبيرة من الهيدروجين وىبسعة عالية. هذذا بالإضافة إلى خفض درجات الحرارة وقيم الضغوط المستخدمة في عمليتى شحن وتفريغ غاز الهيدروجين من عنصر الماغنسيوم. ومن أجل تحيق تلك الأهداف فقد تم تنفيذ المشروع من خلال تسعة مهام متصلة تتعلق بتحضير وتوصيف المواد ثم وتوظيفها وذلك باستخدام معدات وتقنيات متطورة. هذا وقد تم الانتهاء من تلك المهام التسع في بداية شهر نوفمبر 2018 ووفقا للخطة الموضوعة للمشروع. وفى نوفمبر من نفس العام فقد تم تنفيذ تجربة رائدة على المسنوي العالمي تختص بتحضير متراكبة متقدمة من مادة هيدريد الماغنسيوم المدعم بنسبة وزنية بلغت قيمتها 5% من حبيبات نانونية لمادة الزجاج الفلزي Zr74Ni18Pd8. وقد أظهر هذا النظام الرائد خواصًا متقدمة تمثلت في قدرته علي شحن وتفريغ غاز الهيدروجين بكفاءة وسرعة عالية عند درجات الحرارة المنحفضة والتي بلغت 200 درجة مئوية. ومن ثم فقد تم تجريب هذا النظام الجديد في تشغيل مركبة كهربائية من خلال شحن بطارياتها بواسطة خلية وقود هيدروجينية سعة 1000 وات. وقد أثمر المشروع خلال فترة تنفيذه عن نشر 17 ورقة علمية منشورة في أرقى الدوريات العلمية العالمية المحكة عالية الصيت، علاوة علي نشر 21 ورقة علمية أخرى في مجلدات المؤتمرات الدولية المرموقة. هذا وقد تمخضت نتائج المشروع في الحصول على براءتين اختراع تم منحمها من المكتب الأمريكي لبراءات الاختراع والعلامات التجارية ... هذا علاوة عن تسجيل براءتي اختراع أخرتين في نفس المكتب مازالا قيد التحكيم.

Synthesizing of hydrogen storage materials for fuel cell applications has recently become one of the most important scientific research activities in both energy and environmental sectors. Due to their high hydrogen storage capacity, light-weight metal hydrides such as MgH2 have the potential to be employed as principal materials for solid-state hydrogen storage system of hydrogen-powered vehicles. However, their slow hydrogenation and dehydrogenation kinetics and the high temperature values of hydrogen releasing restrict their real applications. The present project proposes reactive ball milling (RBM) technique for preparing ultrafine powder particles of MgH2-5Nb2O5 based nanocomposites with improved hydrogenation and superior dehydrogenation properties. In order to improve the kinetics of both hydrogen absorption and desorption and to lower the decomposition temperature or MgH2, small amounts (1 to 5 wt. %) of selected nanocatalysts (NL Pd, LaNi5, and ZrNi3) will be mechanically mixed with the synthesized MgH2-5Nb2O5 nanocomposite. The mechanism of the formation of nanocomposite metal hydrides and the nanocatalytic effect on the structure, morphology and hydrogenation properties of the synthesized materials will be investigated using advanced powder characterization techniques. Moreover, the present proposal aims to design, manufacture and bench test a prototype of MgH2-based hydrogen storage system for potential applications.