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 в Telegram



Энергия

Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам
Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам

Исследователи разработали методику создания сл...

Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей
Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей

Литий-ионные батареи широко используются в&nbs...

JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x
JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x

Пьезокатализ — перспективная эколог...

EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо
EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо

Новый метод переработки бикарбонатного раствор...

Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу
Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу

Углеродный след богатых людей в обществе ...

Инженеры MIT разрабатывают крошечные батареи для питания роботов
Инженеры MIT разрабатывают крошечные батареи для питания роботов

Маленькие словно песчинки цинково-воздушные ба...

Полупрозрачные солнечные панели для окон стали эффективнее
Полупрозрачные солнечные панели для окон стали эффективнее

Учёные НИТУ МИСИС разработали новый метод ионн...

JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа

Фотокаталитическое выделение водорода из ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

НАСА представило прототип телескопа для обсерватории гравитационных волн
НАСА представило прототип телескопа для обсерватории гравитационных волн
IC&HE: Больничный пол послужит барометром заболеваемости коронавирусом
IC&HE: Больничный пол послужит барометром заболеваемости коронавирусом
Ecology: Из-за потепления белые медведи и ездовые собаки травмируют лапы
Ecology: Из-за потепления белые медведи и ездовые собаки травмируют лапы
International Journal of Research in Marketing: На политике можно делать выручку
International Journal of Research in Marketing: На политике можно делать выручку
Nature Chemical Biology: Созданы молекулы, нацеленные на белки, вызывающие рак
Nature Chemical Biology: Созданы молекулы, нацеленные на белки, вызывающие рак
В УрФУ разработали технологию 3D-печати из жаропрочных титановых сплавов
В УрФУ разработали технологию 3D-печати из жаропрочных титановых сплавов
Археологи СФУ обнаружили уникальную скульптуру в Красноярском крае
Археологи СФУ обнаружили уникальную скульптуру в Красноярском крае
NatComm: Выяснилось, как транскрипция генов управляет движением в геноме
NatComm: Выяснилось, как транскрипция генов управляет движением в геноме
Челябинский химик участвовал в создании нового люминофора для диагностики рака
Челябинский химик участвовал в создании нового люминофора для диагностики рака
Палеонтологи СПбГУ обнаружили родичей европейского дракона-ольма в Казахстане
Палеонтологи СПбГУ обнаружили родичей европейского дракона-ольма в Казахстане
Колоноскопия с ИИ повышает выявляемость полипов и аденом при плановом скрининге
Колоноскопия с ИИ повышает выявляемость полипов и аденом при плановом скрининге
Ученые ЮУрГУ предложили уникальную технологию повышения надежности сварки
Ученые ЮУрГУ предложили уникальную технологию повышения надежности сварки
Бегающие от тяжелой работы зумеры полюбили бескорыстный труд в монастырях
Бегающие от тяжелой работы зумеры полюбили бескорыстный труд в монастырях
Университет Уппсалы: Потепление климата разрушает фотосинтез
Университет Уппсалы: Потепление климата разрушает фотосинтез
JPSP: Ученые рассказали, как побороть боязнь упустить что-то важное
JPSP: Ученые рассказали, как побороть боязнь упустить что-то важное

Новости компаний, релизы

Правительство Республики Казахстан пригласило МИФИ войти в совет по стратегическому партнерству в науке и образовании
Пять полезных функций смартфона, про которые редко вспоминают
ХимБиоПлюс — шанс для школьников всей России
Как человек проживает смерть родных
СПбГУ в топ-5 лучших университетов стран БРИКС по версии Ассоциации составителей рейтингов