Холодный старт: как ученые заставили водород выделяться при низких температурах

Ученые из Томского политехнического университета сделали важный шаг в разработке материалов для хранения водорода.

Они улучшили свойства композита на основе гидрида магния, добавив в него наночастицы никеля, полученные методом электрического взрыва. Это позволило снизить температуру выделения водорода более чем в два раза и увеличить емкость материала для хранения водорода.

Исследование проводилось в рамках государственного задания и при поддержке программы Минобрнауки «Приоритет-2030». Результаты опубликованы в журналах International Journal of Hydrogen Energy и Metals.

Металлогидриды — это материалы, которые могут безопасно хранить водород в связанном виде. Когда нужно получить водород, материал нагревают, и газ выделяется. Гидрид магния считается одним из самых перспективных материалов для таких систем, но у него есть проблема: чтобы выделить водород, его нужно нагреть до 400 ºC. Это слишком высокая температура для практического использования.

Ученые ТПУ решили эту проблему, создав новый композит. Они добавили в гидрид магния наночастицы никеля, которые получили с помощью метода электрического взрыва. Эти частицы смешали с гидридом магния в шаровой мельнице, получив структуру, где магний — это ядро, а никель — оболочка.

Как это работает:

• Наночастицы никеля создают дефекты в структуре материала, которые помогают водороду быстрее выделяться.
• Никель ослабляет связи между магнием и водородом, что снижает температуру выделения газа.
• Образуются соединения, которые действуют как «насос» для водорода, ускоряя его накопление и выделение.

Наш композит работает при температуре ниже 150 ºC, — объясняет Виктор Кудияров, доцент ТПУ. — Это позволяет использовать воду как теплоноситель, что делает систему более практичной. Емкость материала — около 4%, что в два раза больше, чем у популярного сплава лантана и никеля.

Сейчас ученые работают над созданием большего количества композита, чтобы протестировать его в реальных условиях. Они хотят понять, как материал ведет себя при многократных циклах зарядки и разрядки.

Ранее ученые улучшили характеристики хранения водорода в гидриде магния.

Фото: образцы композитного вещества. Источник: пресс-служба ТПУ.

11.03.2025