Ученые ТПУ создали экономичные сплавы для выделения сверхчистого водорода
Ученые Инженерной школы ядерных технологий ТПУ разработали сплавы для выделения сверхчистого водорода. Полученные материалы, в перспективе, могут стать альтернативой более дорогостоящим мембранам из палладия и сплавов палладия с серебром.
Результаты опубликованы в журнале Hydrogen. Исследование проводится в рамках госзадания «Наука» и при поддержке федеральной программы Минобрнауки «Приоритет-2030».
В настоящее время водород считается чистым источником энергии, перспективным для использования в топливных элементах. Но для широкого применения водорода в промышленности необходимы эффективные и экономичные методы его очистки. При этом существующие методы производства водорода, зачастую, приводят к получению газовых смесей, требующих дальнейшего разделения для извлечения чистого вещества.
По словам ученых, один из наиболее перспективных подходов к решению этой задачи – разработка металлических мембран, состоящих из многокомпонентных сплавов, для отделения чистого водорода от других газов.
Ученые ТПУ синтезировали новые высокоэнтропийные сплавы, состоящие из пяти и более элементов, для создания мембран, выделяющих сверхчистый водород. В рамках проекта политехники изучили сплавы ниобия, никеля, титана, ванадия, кобальта и циркония, продемонстрировав влияние состава на их структуру и проницаемость водорода.
Созданные в ТПУ сплавы являются перспективным, так как сочетают высокую стабильность и водородную проницаемость. По этим свойствам они сравнимы с материалами из чистого палладия и дорогостоящими палладиево-серебряными сплавами. Также разработанные материалы показывают высокую устойчивость к водородному охрупчиванию (процессу, при котором металл разрушается из-за взаимодействия с водородом).
«Большинство металлов непроницаемы для газов, но некоторые эффективно пропускают водород, блокируя более крупные молекулы (например, углекислый газ, азот – ред.). Создавая сплавы с определенным соотношением компонентов, можно добиться высокой водородной проницаемости, устойчивости к охрупчиванию и низкой стоимости», — рассказал РИА Новости один из авторов исследования, заведующий лабораторией перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем ТПУ Егор Кашкаров.
При этом исследование ученых ТПУ, в отличие от других проектов, не ограничивается только рекомендациями по синтезу высокоэнтропийных сплавов для водородных мембран. Предложенный подход помогает формировать фундаментальные основы для понимания поведения водорода в этих сплавах в зависимости от их состава, что является важным для прогнозирования свойств разрабатываемых материалов.
В 2025 году ученые планируют спроектировать и изготовить прототип фильтра на основе высокоэнтропийных сплавов и позднее испытать его в реальных условиях.
Узнавайте первыми главные энергетические новости и актуальную информацию о важных событиях дня в России и мире.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал
"ГИС-Профи. Информационное сопровождение предприятий энергетической отрасли"