Композит на основе гидрида магния с добавлением наноразмерного никель-хромового порошка для хранения водорода синтезировали ученые Инженерной школы ядерных технологий Томского политехнического университета (ТПУ).
Синергия свойств компонентов позволила снизить температуру выделения ценного для промышленности газа до 86 °С против 393 °С при десорбции из чистого гидрида магния. Композит создан из отечественной сырьевой базы и в три раза дешевле, чем аналог с применением импортных компонентов, сообщает пресс-служба вуза.
Как отмечают исследователи, водород является одной из перспективных альтернатив традиционным видам топлива благодаря его высокой плотности энергии, широкой доступности и отсутствию вредных выбросов при использовании, добыче и производстве. Водород может применяться в газообразном, жидком и в химически связанном состоянии. Последний способ хранения на сегодняшний день считается самым эффективным.
Одним из способов хранения водорода в химически связанном состоянии является применение гидридов металлов. В числе наиболее исследованных соединений — гидрид магния. Это вещество часто встречается в природе и характеризуется содержанием водорода на уровне 7% по массе. Важным свойством гидрида магния является его высокая стабильность, однако она же причина того, что десорбция водорода требует нагрева до 400 °C. Поэтому возникает потребность поиска альтернативных материалов, позволяющих высвобождать водород при более низких температурах.
Решением проблемы стал композит на основе гидрида магния с добавлением наноразмерного никель-хромового порошка, который был получен методом электрического взрыва проводников. Компоненты смешивали в специальной шаровой мельнице, благодаря чему удалось добиться структуры «ядро-оболочка», в которой катализатор равномерным слоем покрывал поверхность магния. Это привело к перераспределению электронного заряда между атомами водорода и добавками-катализаторами. В итоге энергия связи водорода с поверхностью уменьшилась в среднем на 60%.
Научная новизна исследования, по словам ученых, заключается в том, что анализ природы химической связи между атомами веществ и ее динамики дает возможность целенаправленно синтезировать материалы с заранее заданными характеристиками. Так, например, высвобождение газа в синтезированном композите происходит при температуре 86 °С. Это позволяет использовать в качестве теплоносителя, например, горячую техническую воду, которая есть на больших производственных предприятиях.
Водородный накопитель с использованием наноразмерного никель‑хромового порошка создан на основе отечественного сырья. Это решение позволяет сократить его себестоимость в три раза по сравнению с широко применяемым аналогом, в составе которого присутствуют никель и дорогостоящий импортный лантан.
Ранее Наука Mail рассказывала, что томские ученые создали математический инструмент, который позволяет детально прогнозировать распространение рентгеновского излучения в зависимости от характеристик материалов и конфигурации используемых мишеней.
