В лабораториях страны
Ученые Университета МИСИС «обуздали» водород
Ученые, работающие в Университете науки и технологий МИСИС (НИТУ МИСИС), запатентовали сплав, который способен поглощать и высвобождать водород при комнатной температуре, сохраняя стабильные характеристики при многократных циклах работы. Новый материал решает одну из ключевых задач альтернативной энергетики – безопасное, эффективное и недорогое хранение водорода. В перспективе он способен расширить сферу применения газа для транспорта и автономных источников питания.
Водород – один из самых перспективных энергоносителей, однако его хранение и транспортировка остаются технологически сложными задачами. Газ легко воспламеняется и требует либо высокого давления, либо низких температур. Одной из альтернатив являются твердотельные накопители – специальные металлические сплавы, которые обратимо поглощают газ, образуя гидриды. Металл «запирает» водород в своей кристаллической решетке, а при нагреве или снижении давления – выпускает.
Одним из наиболее изученных материалов для таких систем является интерметаллический сплав титана и железа (TiFe). Он относительно недорогой, устойчивый к многократным циклам поглощения и выделения водорода и не содержит дорогостоящих редкоземельных элементов. Однако при его изготовлении поверхность материала покрывается тонкой оксидной пленкой. Этот слой препятствует проникновению водорода внутрь сплава, поэтому перед первым использованием материал приходится подвергать специальной активации – нагреву и обработке под высоким давлением. Такие процедуры усложняют эксплуатацию и повышают стоимость систем хранения.
Ученые НИТУ МИСИС нашли способ устранить эту проблему, добавив к составу хром и серу. Первая добавка позволяет снизить рабочие давления поглощения и выделения водорода, а вторая модифицирует поверхностный оксидный слой, делая его более проницаемым для водорода. В результате материал начинает эффективно взаимодействовать с водородом без предварительной активации. При этом в его составе отсутствуют дорогие редкоземельные элементы, такие как лантан, ванадий или церий, которые часто используются в аналогичных материалах.