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

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

Фотокаталитическое выделение водорода из ...

Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов

Учёные Института физики Казанского федеральног...

IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей

Исследователи из Национальной лаборатории...

Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%

Группа исследователей впервые продемонстрирова...

JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года
JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года

Ветряная электростанция, проработав менее двух...

EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент

Не зря авиакомпании не разрешают сда...

Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы
Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы

Согласно результатам нового исследования, пров...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов

Новости компаний, релизы

Московский вуз готовит профессионалов для защиты учебных заведений
Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Московский Политех и ведущие российские компании запускают 79 практико-ориентированных образовательных программ
Студенты Университета МИСИС выиграли 2.8 млн рублей в хакатоне «Лидеры цифровой трансформации»
U-NOVUS 2024: технологическое развитие России немыслимо без университетов и инвестиций бизнеса в техпред