Учёные Инженерной школы ядерных технологий Томского политеха (ТПУ) разработали усовершенствованную технологию получения композита на основе гидрида магния для хранения водорода. Новый метод позволил более чем в два раза снизить температуру выхода водорода и добиться увеличения обратимой ёмкости материала по сравнению с существующим способом получения металлогидрида для хранения водорода.
Металлогидридный метод хранения водорода считается одним из наиболее безопасных и эффективных. Водород хранится в связанном химическом виде, при необходимости материал нагревают и происходит десорбция (выход) водорода. Один из перспективных материалов для металлогидридного хранения — гидрид магния. Сам по себе он имеет обратимую ёмкость порядка 7 массовых процентов, однако десорбция водорода происходит только при температуре около 400°C.
Физики ТПУ создали новый композит на основе гидрида магния, который работает при более низкой температуре. Они впервые использовали метод электрического взрыва для получения наночастиц никеля и использовали их в качестве добавки к гидриду магния. Нанопорошок смешали с гидридом магния в шаровой планетарной мельнице и получили структуру ядро-оболочка, в которой магний выступает ядром, а наноникель — оболочкой.
«Полученный композит возможно использовать при температурах ниже 150°C, что создаёт возможность использовать воду в качестве теплоносителя в металлогидридной системе хранения водорода, при этом обратимая ёмкость материала составила порядка 4 массовых процентов. Для сравнения, обратимая ёмкость самого изученного на сегодняшний день металлогидрида для хранения водорода из сплава лантана и никеля (LaNi5) составляет 1-2 массовых процента», — рассказал один из авторов исследования, доцент отделения экспериментальной физики ТПУ Виктор Кудияров.
В рамках проведённого исследования выявлены и описаны механизмы влияния наноразмерного никеля на снижение температуры десорбции водорода из гидрида магния. К ним относятся: синергетический эффект, возникающий из-за формирования дефектов, которые служат центрами зарождения новых фаз; каталитический эффект, заключающейся в ослаблении связей магний-водород в присутствии на поверхности атомов никеля; а также образование интерметаллических соединений, действующих как «водородный насос».
Сейчас физики ТПУ заняты синтезом большого объёма композита на основе гидрида магния и никеля, чтобы оценить его эффективность при многократных циклах сорбции и десорбции в лабораторной системе хранения водорода.
Исследование выполнено в рамках госзадания и при поддержке федеральной программы Минобрнауки России «Приоритет-2030».
