Наносферы против парникового эффекта: как водород станет топливом будущего

Ученые создали пустотелые наносферы из кварцевого стекла, или диоксида кремния, чтобы хранить в них водород.

Соотношение водорода к диоксиду кремния составило 0,94 — это рекордное количество водорода, которое удалось «упаковать» в кварцевое стекло. Наносферы заполняли водородом под огромным давлением, но их форма осталась неизменной. Такие структуры могут стать безопасным способом хранения водорода — экологичного топлива будущего.

Исследование поддержал Российский научный фонд, а результаты опубликовали в журнале Fuel.

Водород — это чистая альтернатива ископаемому топливу. При его сжигании не выделяется углекислый газ, который вызывает парниковый эффект. Но хранить и перевозить водород сложно: пока нет способа «упаковать» его максимально компактно. Идеальный материал для хранения должен:

  • вмещать много водорода,
  • быстро его поглощать и выпускать,
  • быть дешевым и доступным.

Ученые из Института физики твердого тела РАН в Черноголовке предложили хранить водород в пустотелых наносферах из диоксида кремния — того же материала, из которого делают кварцевое стекло и опал. Чтобы создать такие сферы, они использовали шаблоны из органического стекла. На них нанесли оболочку из диоксида кремния, а потом шаблон выжгли, оставив только прочную кварцевую оболочку. Диаметр наносфер — 289 нанометров (как у многих вирусов), а толщина стенок — 25 нанометров.

Наносферы заполнили водородом под давлением, в 75 000 раз выше обычного, и при температуре 140°С. Оказалось, что водород и диоксид кремния в сферах почти равны по массе (соотношение 0,94). Это рекордное количество водорода, которое удалось «упаковать» в подобные материалы. 29,8% водорода находится внутри полостей сфер, а остальное — в их стенках.

При нормальном давлении и температуре -193°С водород остается внутри сфер: в полостях он превращается в газ, а в стенках — в твердый раствор. Плотность газа внутри сфер в 52 раза выше, чем при обычных условиях. Даже после заполнения под огромным давлением форма наносфер не изменилась.

Ученые также проверили, как долго наносферы могут хранить водород в жидком азоте (-196°С). За три дня количество водорода уменьшилось на 14%, но потом стабилизировалось. Это значит, что такие сферы подходят для долгого хранения и перевозки водорода.

Вадим Ефимченко, руководитель проекта:

Водород — это топливо будущего. Но чтобы использовать его, нужно решить проблему хранения и перевозки. Наши наносферы — это шаг вперед: они вмещают много водорода, а диоксид кремния — дешевый и экологичный материал. Кроме того, такие сферы можно использовать для хранения дейтерия и трития — топлива для термоядерного синтеза, который может дать человечеству неисчерпаемую энергию.

Ранее ученые сообщили о катализаторе, способном обеспечить жидкое водородное топливо будущего.

Фото: камера высокого давления для насыщения образцов водородом. Источник: Вадим Ефимченко.

11.02.2025


Подписаться в Telegram



Нано

В ПГУ представили уникальный метод моделирования графеновых устройств
В ПГУ представили уникальный метод моделирования графеновых устройств

В Пензенском государственном университете груп...

Красное свечение, которое не гаснет: прорыв в световых технологиях
Красное свечение, которое не гаснет: прорыв в световых технологиях

Ученые создали новый материал, который может и...

Питание через иглы: как ученые создают умные удобрения
Питание через иглы: как ученые создают умные удобрения

Ученые из Томского политехнического униве...

Холодный ритм: что происходит с наноматериалами при -160°C
Холодный ритм: что происходит с наноматериалами при -160°C

Когда вода замерзает или кипит, она ...

Наночастицы в движении: ученые увидели невидимое
Наночастицы в движении: ученые увидели невидимое

Группа ученых придумала новый способ, который ...

Плазма, графен и газ: как ученые улучшили чувствительность датчиков
Плазма, графен и газ: как ученые улучшили чувствительность датчиков

Технологии обнаружения газов сегодня важны как...

Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк

Ученые Томского политехнического университета ...

Казанские ученые научились «готовить» наноалмазы в плазме
Казанские ученые научились «готовить» наноалмазы в плазме

Ученые придумали умную математическую модель, ...

Nano Letters: Валлитроника открывает новые возможности обработки данных
Nano Letters: Валлитроника открывает новые возможности обработки данных

Транспорт электронов в двухслойном графен...

Свет — повелитель молекул: ученые совершили прорыв в химии
Свет — повелитель молекул: ученые совершили прорыв в химии

Ученые из Болонского университета под&nbs...

Наночастицы селена помогут укрепить иммунитет и защитить сердце
Наночастицы селена помогут укрепить иммунитет и защитить сердце

Ученые создали наночастицы селена, которые мож...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Вода вместо лазера: успешно испытан новый способ лечения увеличенной простаты
Вода вместо лазера: успешно испытан новый способ лечения увеличенной простаты
Тайна паразитов: как корнеголовые подчиняют себе ракообразных
Тайна паразитов: как корнеголовые подчиняют себе ракообразных
CINO: человек, который знает, куда идти
CINO: человек, который знает, куда идти
Секреты океана: кто такие археи Асгарда и почему они важны
Секреты океана: кто такие археи Асгарда и почему они важны
Лазерная магия: ученые создают невидимые метки для защиты от подделок
Лазерная магия: ученые создают невидимые метки для защиты от подделок
Войны бактерий: как микробы уничтожают друг друга ради выживания
Войны бактерий: как микробы уничтожают друг друга ради выживания
Сеть на грани: как глобальные сбои интернета меняют нашу жизнь
Сеть на грани: как глобальные сбои интернета меняют нашу жизнь
Теплицы без жары: как ученые охладили воздух и удвоили урожай
Теплицы без жары: как ученые охладили воздух и удвоили урожай
Кровь, любовь и искусство: что скрывает «Поцелуй» Климта
Кровь, любовь и искусство: что скрывает «Поцелуй» Климта
Пингвины на хвосте: как криль выживает в океане
Пингвины на хвосте: как криль выживает в океане
Скрутил — и работает: как угол поворота меняет сверхпроводимость
Скрутил — и работает: как угол поворота меняет сверхпроводимость
От фононов до туннелей: как тепло движется в сложных материалах
От фононов до туннелей: как тепло движется в сложных материалах
Пузырьки против дерматита: как душ может стать лекарством
Пузырьки против дерматита: как душ может стать лекарством
Ложная тревога: почему иммунитет атакует своих и как это остановить
Ложная тревога: почему иммунитет атакует своих и как это остановить
Ученые создали инструмент для множественного редактирования генов
Ученые создали инструмент для множественного редактирования генов

Новости компаний, релизы

Наука в поле: что скрывается за успехами современного животноводства
Камчатский университет взял курс на перемены: кто будет рулить развитием
Как готовят пилотов дронов в Москве
Юные защитники неба: детский слет по беспилотникам в Нижнем Новгороде
С понедельника или с Нового года? Как мы строим планы и бросаем их