В Томске создали накопитель водорода с энергией активации в три раза ниже

По данным ведомства, новый накопитель уменьшает энергию активации процесса втрое относительно чистого гидрида магния, за счет чего применение водорода становится проще и дешевле.

В министерстве также указали, что материал создан с учетом состава и дефектов кристаллической структуры. Это позволило в три раза понизить энергию активации для сорбции и десорбции по сравнению с реакцией в чистом гидриде магния, что создает значительные возможности для безопасного хранения водорода в твердом состоянии.

Основа материала - гидрид магния с добавками никеля в наноразмерной форме и углеродных нанотрубок. Смесь подвергали измельчению в специальной мельнице на протяжении 2 ч в инертной атмосфере.

Накопитель удерживает 5,5% водорода по массе, что меньше показателя чистого гидрида магния (7%). При этом газ он принимает и отдает гораздо легче. Энергия, нужная для выделения водорода, сократилась с 161 до 50-58 кДж/моль, то есть примерно в три раза.

По словам профессора отделения экспериментальной физики Инженерной школы ядерных технологий В. Кудиярова, углеродные нанотрубки существенно улучшают теплоперенос и убыстряют поглощение и выделение водорода. Никель, в свою очередь, дает возможность понизить рабочие температуры.

Материал также обладает особой фазой, которая действует как «водородный насос». Она перераспределяет водород внутри структуры и способствует занятию им положений, выгодных с энергетической точки зрения.

Ученые подчеркивают, что знание о том, как структурные дефекты отражаются на свойствах материала, дает возможность целенаправленно совершенствовать накопители. В дальнейшем это поспособствует созданию более продвинутых систем хранения энергии для водородных технологий следующего поколения.

Итоги исследования представлены в International Journal of Hydrogen Energy. Твердотельное хранение водорода рассматривается как одно из перспективных направлений водородной энергетики. Оно позволяет уменьшить давление в системе и повысить безопасность по сравнению с газобаллонными решениями.