Zen
МОСКВА, 18 дек. Ученые разработали сплавы для производства сверхчистого водорода Томский политехнический университет. Авторы полагают, что полученный материал может стать альтернативой дорогостоящим мембранам из палладия и палладиево-серебряных сплавов, что приблизит возможность широкого использования водорода в промышленности. Результаты опубликованы в журнале Hydrogen.
Сегодня водород считается экологически чистым источником энергии, перспективным для использования в топливных элементах. Однако для его широкого применения в промышленности требуется разработка эффективных и экономически выгодных методов его очистки, считают ученые Томского политехнического университета (ТПУ).
Существующие методы В результате производства водорода образуются газовые смеси, требующие дальнейшего разделения для извлечения чистого вещества. Одним из наиболее перспективных подходов к решению этой проблемы является разработка металлических мембран для отделения водорода от других газов. Они состоят из многокомпонентных сплавов.
Специалисты ТПУ синтезировали новые высокоэнтропийные сплавы (состоящие из пяти и более элементов) для создания мембран, выделяющих сверхчистый водород. Ученые исследовали сплавы ниобия, никеля, титана, ванадия, кобальта и циркония, продемонстрировав влияние состава на их структуру и водородопроницаемость.
По словам ученых, созданные ими сплавы перспективны из-за сочетания высокой стабильности и водородопроницаемости, сравнимой с чистым палладием и близкой к показателям дорогостоящих сплавов палладия с серебром. Кроме того, разработанные материалы демонстрируют высокую стойкость к водородной хрупкости (процессу, при котором металл разрушается из-за взаимодействия с водородом).
Значимость полученных результатов заключается в производстве материалов, которые экономически эффективны и обладают высокими эксплуатационными характеристиками, считают авторы исследования.
«Большинство металлов непроницаемы для газов, но некоторые эффективно пропускают водород, блокируя более крупные молекулы (например, углекислый газ, азот). Создавая сплавы с определенным соотношением компонентов, можно добиться высокой водородопроницаемости, стойкости к охрупчиванию и низкой стоимости», — рассказал Егор Кашкаров, заведующий лабораторией перспективных материалов и безопасности водородных энергетических систем ТПУ.
1 из 3
2 из 3
3 из 3
1 из 3
2 из 3
3 из 3
В отличие от других исследований, работа ученых ТПУ не ограничивается рекомендациями по синтезу высокоэнтропийных сплавов для водородных мембран. По их словам, предложенный подход формирует фундаментальную основу для понимания поведения водорода в этих сплавах в зависимости от их состава, что важно для прогнозирования свойств разрабатываемых материалов.
В 2025 году ученые планируют разработать и изготовить прототип фильтра на основе высокоэнотропных сплавов и испытать его в реальных условиях в 2026 году. Если этот прототип окажется экономически эффективным и эффективным, следующим шагом станет коммерциализация технологий мембранного разделения с использованием высокоэнтропийных сплавов.
Исследование проводимых в рамках государственного задания «Наука» и при поддержке федеральной программы Минобрнауки «Приоритет-2030».