ТПУ: Высокоэнтропийные сплавы позволят создать мембраны для очистки водорода

Ученые Томского политеха создали систему математического моделирования, которая анализирует проницаемость и взаимодействие водорода с другими элементами в сплавах, содержащих ниобий.

Эти сплавы представляют собой перспективные материалы для производства металлических мембран для очистки водорода. Они более эффективны и экономичны по сравнению с существующими аналогами. Ученые разработали эту систему с целью избежать многочисленных экспериментов при анализе и выборе состава сплава с улучшенными свойствами. Исследование проводится при поддержке программы Минобрнауки «Приоритет 2030».

Применение водородных топливных элементов требует чистого водорода для обеспечения их стабильности и долговечности. Однако водород, получаемый различными способами, содержит много примесей, что затрудняет его использование в качестве источника энергии.

Разработка эффективных фильтров для очистки водорода является актуальной задачей. Ученые занимаются получением высокоэнтропийных сплавов, обладающих высокой водородопроницаемостью и устойчивостью к водородному охрупчиванию. Одно из немногих исследований по применению таких сплавов в качестве мембранных материалов проводится в разделе экспериментальной физики Инженерной школы ядерных технологий ТПУ. Путем моделирования и синтеза ученые стремятся создать материалы с улучшенными свойствами.

Металлы пятой группы, включая ниобий, обладают более высокой проницаемостью водорода по сравнению с палладием, однако подвержены водородному охрупчиванию. Добавление некоторых переходных металлов помогает решить эту проблему. Высокоэнтропийные сплавы обладают уникальными свойствами за счет коктейльного эффекта от различных элементов. Руководитель проекта, Егор Кашкаров, отмечает, что изменяя состав сплава, можно улучшить проницаемость водорода при низких температурах.

Ученые также разработали численные модели для оценки подвижности водорода при прохождении через сплавы, содержащие ниобий.

Доцент отделения экспериментальной физики Леонид Святкин сообщил, что для проведения анализа структурно-фазового состояния материала, его проницаемости и устойчивости к водородному охрупчиванию требуется большое количество экспериментов. Исследователи ТПУ занимаются моделированием кристаллических структур и сплавов с использованием первопринципных методов, что значительно уменьшает время и ресурсы, затрачиваемые на поиск оптимальных составов многокомпонентных сплавов. Расчеты помогают ученым понять, как различные элементы влияют на параметры кристаллической решетки, взаимодействие водорода с металлическими атомами и его диффузию в решетке. Это помогает определить оптимальное соотношение этих элементов в сплаве для достижения нужных свойств материала.

Создание численных моделей позволит ученым выбирать и оптимизировать сплавы с низкой энергией активации сорбции и десорбции водорода, а также обеспечивать фазовую стабильность в широком диапазоне температур. Это ключевой этап перед разработкой нового поколения металлических мембран на основе высокоэнтропийных сплавов.

09.11.2023

Подписаться: Телеграм | Дзен | Вконтакте


Энергия

Рецепт идеального катализатора: щепотка MoOx, капля Ru
Рецепт идеального катализатора: щепотка MoOx, капля Ru

Производство энергии из возобновляемых ис...

Новый метод увеличил емкость аккумуляторов на 60%
Новый метод увеличил емкость аккумуляторов на 60%

Спрос на батареи, которые запасают больше...

Ученые улучшили производство водорода
Ученые улучшили производство водорода

Ученые из Университета Оклахомы совершили...

Корейские ученые нашли замену опасным аккумуляторам
Корейские ученые нашли замену опасным аккумуляторам

Современная энергетика активно переходит на&nb...

Как Европа планирует коммерциализировать термоядерный синтез
Как Европа планирует коммерциализировать термоядерный синтез

Милена Роведа, председатель Европейской ассоци...

Новое покрытие делает солнечные батареи эффективнее
Новое покрытие делает солнечные батареи эффективнее

Плоские кремниевые солнечные панели превращают...

PWR, BWR, PHWR – разбираемся, кто есть кто в мире ядерных реакторов
PWR, BWR, PHWR – разбираемся, кто есть кто в мире ядерных реакторов

Современная ядерная энергетика использует разл...

Не кочевать же с дизелем: как плавучие АЭС меняют правила игры
Не кочевать же с дизелем: как плавучие АЭС меняют правила игры

Современная энергетика сталкивается с нов...

Как устроены самые мощные ядерные реакторы планеты
Как устроены самые мощные ядерные реакторы планеты

Атомная энергетика остается одним из ключ...

Испытание солнцем: вольфрам держит удар термоядерной плазмы
Испытание солнцем: вольфрам держит удар термоядерной плазмы

В лабораториях голландского института DIFFER у...

Ученые создали генератор энергии для пчел весом 46 мг
Ученые создали генератор энергии для пчел весом 46 мг

Ученые из Пекинского технологического инс...

Как солнечные панели и сельское хозяйство могут работать вместе
Как солнечные панели и сельское хозяйство могут работать вместе

Солнечные панели и сельское хозяйство час...

Энергия звезд может заменить уголь и газ
Энергия звезд может заменить уголь и газ

Карл Тишлер из европейского консорциума п...

Не проливайте даром: ученые нашли применение дождевой воде
Не проливайте даром: ученые нашли применение дождевой воде

Когда два материала соприкасаются, заряже...

Кувырок перед прыжком: почему вода сопротивляется расщеплению
Кувырок перед прыжком: почему вода сопротивляется расщеплению

Ученые нашли причину, почему расщепление воды ...

Поиск на сайте

ТОП - Новости мира, инновации

Фермент HYAL1 контролирует сахар после еды
Фермент HYAL1 контролирует сахар после еды
Прошла первая пересадка стволовых клеток от умершего донора пациенту с лейкозом
Прошла первая пересадка стволовых клеток от умершего донора пациенту с лейкозом
Подземный интернет: растения через грибные сети передают сигнал SOS
Подземный интернет: растения через грибные сети передают сигнал SOS
Загрязнение воздуха повышает риск эпилепсии
Загрязнение воздуха повышает риск эпилепсии
Ученые усомнились в пользе спорта для долголетия
Ученые усомнились в пользе спорта для долголетия
Цинк-воздушные батареи стали вдвое выносливее благодаря тандему металлов
Цинк-воздушные батареи стали вдвое выносливее благодаря тандему металлов
ИИ предупреждает поломки в системах связи
ИИ предупреждает поломки в системах связи
Ученые нашли в данных 30-летней давности тектонический пульс Венеры
Ученые нашли в данных 30-летней давности тектонический пульс Венеры
Наночастицы усиливают ультразвуковое разрушение опухоли
Наночастицы усиливают ультразвуковое разрушение опухоли
Почему созерцание сада успокаивает: объяснение ученых
Почему созерцание сада успокаивает: объяснение ученых

Новости компаний, релизы

От школьных проектов до заводских решений: чем живет нефтехимия в Нижнекамске
Бактерии против грибов: как наука защищает картофель без химии
Овцы вместо мышей: как ученые нашли новый способ тестировать материалы для зубов
Три кита стабильности и цифровой рубль: о чем говорили на Альфа-Саммите
Пробирки, зелень и взрывы: фестиваль для тех, кто любит науку