Водород считают экологичным топливом будущего, но его хранение остается проблемой: нужны тяжелые баллоны под высоким давлением или криогенные температуры. Для авиации и транспорта это неприемлемо. Сотрудники НИЯУ МИФИ аспирант Александр Яковлев и профессор Константин Катин предложили использовать плоские материалы на основе лития, способные удерживать водород за счет физической адсорбции. Исследование опубликовано в International Journal of Hydrogen Energy.
Оптимальная энергия связи для хранения водорода должна находиться в диапазоне 150–300 мэВ. У карбида лития этот показатель составил 228 мэВ — значение, которое исследователи называют идеальным. Материал легкий, так как содержит много лития и мало углерода. Один килограмм такого «губчатого» листа способен накопить до 60–80 граммов водорода. Для сравнения: современные баллоны высокого давления дают всего 40–50 граммов на килограмм веса системы.
Исследователи проверили пять кандидатов — плоские материалы толщиной в один атом на основе лития. Четыре отсеялись: LiOH слишком слабо притягивал водород, оксиды лития либо разрушались, либо не дотягивали по энергии связи. Карбид лития Li₃C показал оптимальные характеристики: атомы лития работают как «липучки», принимая электронную плотность от водорода и создавая слабую связь.
Температура десорбции — отпускания водорода — у Li₃C близка к комнатной. Это значит, что бак с таким материалом не требует подогрева или охлаждения. При давлении 10–20 атмосфер и обычной температуре материал удерживает почти весь водород, при снижении давления — отпускает. Авторы называют Li₃C перспективным именно для водородной авиации, где важен каждый килограмм веса. Возможно, через 10–20 лет баки пассажирских лайнеров будут заполнены такими «литиевыми листами».
Ранее Наука Mail писала о том, что ученые научили лопасть самолета менять форму в полете.
