Учёные Инженерной школы ядерных технологий Томского политеха (ТПУ) разработали усовершенствованную технологию получения композита на основе гидрида магния для хранения водорода. Новый метод позволил более чем в два раза снизить температуру выхода водорода и добиться увеличения обратимой ёмкости материала по сравнению с существующим способом получения металлогидрида для хранения водорода.
Металлогидридный метод хранения водорода считается одним из наиболее безопасных и эффективных. Водород хранится в связанном химическом виде, при необходимости материал нагревают и происходит десорбция (выход) водорода. Один из перспективных материалов для металлогидридного хранения — гидрид магния. Сам по себе он имеет обратимую ёмкость порядка 7 массовых процентов, однако десорбция водорода происходит только при температуре около 400°C.
Физики ТПУ создали новый композит на основе гидрида магния, который работает при более низкой температуре. Они впервые использовали метод электрического взрыва для получения наночастиц никеля и использовали их в качестве добавки к гидриду магния. Нанопорошок смешали с гидридом магния в шаровой планетарной мельнице и получили структуру ядро-оболочка, в которой магний выступает ядром, а наноникель — оболочкой.
«Полученный композит возможно использовать при температурах ниже 150°C, что создаёт возможность использовать воду в качестве теплоносителя в металлогидридной системе хранения водорода, при этом обратимая ёмкость материала составила порядка 4 массовых процентов. Для сравнения, обратимая ёмкость самого изученного на сегодняшний день металлогидрида для хранения водорода из сплава лантана и никеля (LaNi5) составляет 1-2 массовых процента», — рассказал один из авторов исследования, доцент отделения экспериментальной физики ТПУ Виктор Кудияров.
В рамках проведённого исследования выявлены и описаны механизмы влияния наноразмерного никеля на снижение температуры десорбции водорода из гидрида магния. К ним относятся: синергетический эффект, возникающий из-за формирования дефектов, которые служат центрами зарождения новых фаз; каталитический эффект, заключающейся в ослаблении связей магний-водород в присутствии на поверхности атомов никеля; а также образование интерметаллических соединений, действующих как «водородный насос».
Сейчас физики ТПУ заняты синтезом большого объёма композита на основе гидрида магния и никеля, чтобы оценить его эффективность при многократных циклах сорбции и десорбции в лабораторной системе хранения водорода.
Исследование выполнено в рамках госзадания и при поддержке федеральной программы Минобрнауки России «Приоритет-2030».
Ученые Волгоградского технического университета, д.т.н. Александр Крохалев и научный сотрудник Дмитрий Черников под руководством академика РАН Владимира Лысака и чл.-корр. РАН Сергея Кузьмина создали титано-железный материал, который накапливает водород без трудоемкой предварительной активации. Для металлогидридов это редкость — большинство из них требует многоступенчатой подготовки, что усложняет использование. Новая разработка делает системы хранения водорода компактнее, надежнее и дешевле, сообщает Минобрнауки РФ.
Материал основан на соединении титана и железа Ti₂Fe. Его структура формируется при спекании порошков в узком температурном интервале, где сплав приобретает метастабильные свойства. Такая структура легче поглощает и удерживает водород.
Для получения материала применили комбинированный метод — взрывное прессование порошков и последующее спекание при температуре выше точки контактного плавления. В итоге формируются две фазы — стабильная TiFe и метастабильная Ti₂Fe. Последняя повышает доступность водорода, снижает влияние оксидных пленок и устраняет необходимость в активации.
Материал показывает более высокую обратимую водородную емкость по сравнению с TiFe и распространенным LaNi₅. При этом компоненты в несколько раз дешевле сырья для LaNi₅. Технология производства также проще — без многократных переплавов и длительного отжига, что снижает энергозатраты и делает процесс выгодным для промышленного внедрения.
Опытные образцы проходят испытания в АО «Гиредмет» госкорпорации «Росатом». Первые результаты подтвердили перспективность материала для двух ключевых направлений — металлогидридных аккумуляторов нового поколения и крупных систем хранения водорода. В обоих случаях состав на основе Ti₂Fe улучшает надежность и снижает стоимость оборудования.
Разработка ВолгГТУ может стать основой для более эффективных и доступных технологий водородной энергетики, где критична как емкость, так и экономичность материалов.
Комментарии
Ученые Института физики твердого тела имени Осипьяна РАН предложили хранить водород в стеклянных наносферах из диоксида кремния (SiO2) — соединения, которое встречается практически во всех горных породах Земли.
Специалисты синтезировали наносферы из кварцевого стекла — доступного экологичного материала. Для получения частиц использовали шарообразный синтетический шаблон из органического стекла. На нем с помощью химической реакции между очень слабым раствором аммиака и содержащим кремний органическим соединением — винилтриметоксисиланом, — а также с помощью нагрева до нескольких сотен градусов сформировали оболочки из диоксида кремния. Получились сферы с толщиной стенки 25 нанометров и диаметром 289 нанометров —
примерно такого же размера многие вирусы.
Полученные наносферы «накачали» водородом при давлении в 75 тысяч раз выше атмосферного и температуре 140 градусов. Соотношение «упакованного» водорода к диоксиду кремния составило 0,94 — это рекордное на сегодня содержание водорода в кварцевом стекле. Количество стекла и газа оказалось практически равным, при этом треть газа сосредоточилась в полостях сфер, а остальная часть — в оболочках.
Анализ показал, что при атмосферном давлении и температуре не выше минус 193 градусов водород пребывает в полостях в газообразном состоянии, а в оболочках — в твердом. Плотность газа при таких условиях повышается в 52 раза. Наносферы хорошо удерживают водород и в жидком азоте при температуре минус 196 градусов. После «купания» наносфер в жидком азоте содержание водорода в них при атмосферном давлении уменьшилось на 14% за три дня, а затем оставалось неизменным.
Ученые надеются, что синтезированные ими наносферы могут стать хорошим решением для хранения и транспортировки водородного топлива. Исследователи также считают, что их разработка может подойти и для изотопов водорода дейтерия и трития — основных компонентов топлива для управляемого термоядерного синтеза.
https://e-plus.media/news/v-rossii-sozdali-rekordno-vmestitelnuyu-upakovku-dlya-bezopasnogo-hraneniya-vodoroda/
зачем писать как получили, перехватят материал
Тоже мне, бином Ньютона©
Условия и технология - это более надёжная защита от подделки.
Простое проще сказать...
Чем сделать или полвторить.
Осталось получить готовые изделия из этим нано порошков, с высоким рабочим фазой.
Так то идее уже лет 70-80.