Ученые нашли способ «заставить» накопители водорода работать при более низкой температуре
Специалисты Томского политехнического университета проанализировали последние данные по созданию гибридных материалов-накопителей для хранения и транспортировки водорода, уделив особо внимание тем, что состоят из смеси металлических гидридов и металлоорганических каркасов. Оказалось, что такие материалы могут крайне эффективно поглощать и отдавать водород при более низких температурах, чем просто гидриды металлов.
Материалы-накопители водорода — это вещества или смеси, которые поглощают водород, а затем «отпускают» его, когда это необходимо. Перспективными в этом плане считаются гидриды различных металлов. Но у многих из них есть недостаток: они поглощают и отдают водород лишь при высоких температурах. То есть для работы материал необходимо нагреть на сотни градусов по Цельсию, что требует больших энергетических затрат.
«У этой проблемы есть достаточно красивое для материаловедов решение — нужно смешать гидрид с другим материалом и получить новый композитный материал. Крайне перспективным подходом является смешивание с металлоорганическими каркасами. Это вещества с трехмерной структурой, они представляют собой матрицу из ионов металлов и органических молекул. Но дело в том, что таких веществ существует огромное множество. И как понять, какие гидриды смешивать с какими каркасами, при каких условиях, и какой результат получится, какие здесь есть закономерности, — чтобы ответить на эти вопросы мы и провели подробный анализ работ исследовательских групп в разных странах, изучили созданные ими композиты. В результате подготовки обзора и уже выполненных нами исследований можно однозначно утверждать, что существует синергетический эффект», — рассказал один из авторов статьи, доцент отделения экспериментальной физики ТПУ Виктор Кудияров.
По словам ученого, синергетический эффект при смешивании гидридов с металлоорганическими каркасами заключается в том, что при сохранении емкости водорода заметно снижается «рабочая температура» композита.
«В некоторых работах речь идет о снижении температуры на 20-30%. Это существенные показатели. Собранные данные доказывают, что металлоорганические каркасы действительно могут быть хорошим решением проблемы высоких температур. Более того нам удалось обнаружить ряд закономерностей, которые позволяют не перебирать все подряд металлоорганические каркасы, а создавать композиты целенаправленно, заранее понимая, что и с чем необходимо смешать. Эти данные мы уже используем при создании собственных композитов, по которым уже провели расчетные и экспериментальные работы», — отмечает Виктор Кудияров.
Над исследованием работали специалисты отделения экспериментальной физики Инженерной школы ядерных технологий и Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий, занимающихся исследованием и синтезом новых металлоорганических каркасов.
Результаты исследования опубликованы в статье в журнале Applied Materials Today (IF: 10,041; Q1).