ТПУ: Высокоэнтропийные сплавы позволят создать мембраны для очистки водорода

Ученые Томского политеха создали систему математического моделирования, которая анализирует проницаемость и взаимодействие водорода с другими элементами в сплавах, содержащих ниобий.

Эти сплавы представляют собой перспективные материалы для производства металлических мембран для очистки водорода. Они более эффективны и экономичны по сравнению с существующими аналогами. Ученые разработали эту систему с целью избежать многочисленных экспериментов при анализе и выборе состава сплава с улучшенными свойствами. Исследование проводится при поддержке программы Минобрнауки «Приоритет 2030».

Применение водородных топливных элементов требует чистого водорода для обеспечения их стабильности и долговечности. Однако водород, получаемый различными способами, содержит много примесей, что затрудняет его использование в качестве источника энергии.

Разработка эффективных фильтров для очистки водорода является актуальной задачей. Ученые занимаются получением высокоэнтропийных сплавов, обладающих высокой водородопроницаемостью и устойчивостью к водородному охрупчиванию. Одно из немногих исследований по применению таких сплавов в качестве мембранных материалов проводится в разделе экспериментальной физики Инженерной школы ядерных технологий ТПУ. Путем моделирования и синтеза ученые стремятся создать материалы с улучшенными свойствами.

Металлы пятой группы, включая ниобий, обладают более высокой проницаемостью водорода по сравнению с палладием, однако подвержены водородному охрупчиванию. Добавление некоторых переходных металлов помогает решить эту проблему. Высокоэнтропийные сплавы обладают уникальными свойствами за счет коктейльного эффекта от различных элементов. Руководитель проекта, Егор Кашкаров, отмечает, что изменяя состав сплава, можно улучшить проницаемость водорода при низких температурах.

Ученые также разработали численные модели для оценки подвижности водорода при прохождении через сплавы, содержащие ниобий.

Доцент отделения экспериментальной физики Леонид Святкин сообщил, что для проведения анализа структурно-фазового состояния материала, его проницаемости и устойчивости к водородному охрупчиванию требуется большое количество экспериментов. Исследователи ТПУ занимаются моделированием кристаллических структур и сплавов с использованием первопринципных методов, что значительно уменьшает время и ресурсы, затрачиваемые на поиск оптимальных составов многокомпонентных сплавов. Расчеты помогают ученым понять, как различные элементы влияют на параметры кристаллической решетки, взаимодействие водорода с металлическими атомами и его диффузию в решетке. Это помогает определить оптимальное соотношение этих элементов в сплаве для достижения нужных свойств материала.

Создание численных моделей позволит ученым выбирать и оптимизировать сплавы с низкой энергией активации сорбции и десорбции водорода, а также обеспечивать фазовую стабильность в широком диапазоне температур. Это ключевой этап перед разработкой нового поколения металлических мембран на основе высокоэнтропийных сплавов.

09.11.2023


Подписаться в Telegram



Энергия

Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%

Группа исследователей впервые продемонстрирова...

JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года
JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года

Ветряная электростанция, проработав менее двух...

EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент

Не зря авиакомпании не разрешают сда...

Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы
Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы

Согласно результатам нового исследования, пров...

Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии
Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии

Использование электрохимии для разделения...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий

Новости компаний, релизы

Физики СПбГУ и Института проблем машиноведения РАН улучшили ударопрочные характеристики нержавеющей стали
КВЗ принимает заявки на целевое обучение в проект «Крылья Ростеха»
Ученые СПбГУ смоделировали сценарии появления таликов в вечной мерзлоте Антарктиды
Треть работодателей тратят на адаптацию одного нового сотрудника до 100 тысяч рублей
Палеонтолог СПбГУ описал новый вид динозавров-бегунов из Кемеровской области