Synthesis and functional properties of Mg/MgH₂—FeNiCo (Raney type) composite

• Veröffentlicht in: Доповіді НАН України
• Datum: 2026
• Hauptverfasser: Kononiuk, O.P., Berezovets, V.V., Vlad, Kh.I., Zavaliy, I.Yu.
• Format: Artikel
• Sprache: Englisch
• Veröffentlicht: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2026
• Schlagworte: Матеріалознавство
• Online Zugang: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216328
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Zitieren: Synthesis and functional properties of Mg/MgH₂—FeNiCo (Raney type) composite / O.P. Kononiuk, V.V. Berezovets, Kh.I. Vlad, I.Yu. Zavaliy // Доповіді Національної академії наук України. — 2026. — № 1. — С. 24-31. — Бібліогр.: 20 назв. — англ.

Magnesium hydride (MgH₂) is considered a highly promising material for hydrogen storage and on-demand hydrogen generation due to its high hydrogen capacity, low cost, and environmental safety. However, its practical use, is limited by slow sorption—desorption kinetics and rapid passivation during hydrolysis caused by the formation of a poorly soluble Mg(OH)₂ layer. Mechanochemical hydrogenation is an effective method for producing nanocrystalline MgH₂ with improved reactivity, especially when catalytic additives are introduced to accelerate H₂ dissociation and diffusion. In this work, Mg/MgH₂—FeNiCo composites were synthesized by reactive ball milling in hydrogen with 10 wt. % FeNiCo (Raney type) additive. The FeNiCo catalyst was obtained by alkaline leaching of arc-melted Fe—Ni—Co—Al alloys. Structural analysis (XRD) confirmed the formation of α-MgH₂ and γ-MgH₂ phases, residual Mg and MgO. Microstructure observations showed heterogeneous particle morphology typical of high-energy milling. Hydrogen absorption experiments demonstrated that FeNiCo significantly accelerates magnesium hydrogenation: in 20 h the composite absorbed 5.52 wt. % H, whereas pure Mg reached only 2.43 wt. % under identical conditions. Thermal desorption studies showed that the main peak of hydrogen evolution for the composite occurs at a temperature of 280 °C. The composite was also evaluated as a material for hydrogen generation by hydrolysis. While MgH₂ milled for 20 h released only 3 % hydrogen in distilled water, the Mg/MgH₂—FeNiCo composite achieved 42 % conversion in 90 min. The use of MgCl₂ solutions further enhanced performance, increasing conversion up to 81 % at 0.1 mol ∙ L⁻¹. These results confirm the catalytic efficiency of FeNiCo in both mechanochemical hydrogenation and hydrolysis, demonstrating its potential for efficient in situ hydrogen production. Гідрид магнію (MgH₂ ) вважається дуже перспективним матеріалом для зберігання водню та його генерації за потреби завдяки високій водневій ємності, низькій вартості та екологічній безпеці. Однак його практичне використання обмежене повільною кінетикою сорбції-десорбції та швидкою пасивацією під час гідролізу, спричиненою утворенням погано розчинного шару Mg(OH)₂. Механохімічне гідрування є ефективним методом отримання нанокристалічного MgH₂ з покращеною реакційною здатністю, особливо при введенні каталітичних добавок для прискорення дисоціації та дифузії H₂ . У цій роботі композити Mg/MgH₂ - FeNiCo були синтезовані методом реактивного кульового помелу у водні з 10 мас.% добавкою FeNiCo (типу Ренея). Каталізатор FeNiCo був отриманий шляхом лужного вилуговування дугово-розплавлених сплавів Fe-Ni-Co-Al. Структурний аналіз (XRD) підтвердив утворення фаз α-MgH₂ та γ-MgH₂ , залишкових Mg та MgO. Спостереження мікроструктури показали гетерогенну морфологію частинок, типову для високоенергетичного помелу. Експерименти з поглинання водню показали, що FeNiCo значно прискорює гідрування магнію: за 20 годин композит поглинув 5,52 мас.% H, тоді як чистий Mg досяг лише 2,43 мас.% за ідентичних умов. Дослідження термічної десорбції показали, що основний пік виділення водню для композиту відбувається за температури 280 °C. Композит також був оцінений як матеріал для отримання водню шляхом гідролізу. У той час як MgH₂, розмелений протягом 20 годин, вивільнив лише 3% водню в дистильованій воді, композит Mg/MgH₂ - FeNiCo досяг 42% конверсії за –1,90 хв. Використання розчинів MgCl₂ ще більше покращило продуктивність, збільшивши конверсію до 81% при 0,1 моль ∙ L. Ці результати підтверджують каталітичну ефективність FeNiCo як у механохімічному гідруванні, так і в гідролізі, демонструючи його потенціал для ефективного виробництва водню in situ.