Водородная энергетика считается одним из перспективных направлений развития техники. Водород не дает вредных выбросов, его много, он легкий. Но есть проблема: как его хранить? Для хранения водорода нужны тяжеленные баллоны под огромным давлением или при температуре, близкой к абсолютному нулю. Ни то, ни другое не подходит ни для самолета, ни для автомобиля. Что же делать? Ответ ищут материаловеды и физики по всему миру. Одно из перспективных решений предложили сотрудники НИЯУ МИФИ аспирант Александр Яковлев и профессор Константин Катин. Они исследовали, как ловить молекулы водорода с помощью лития. Литий — самый легкий металл. И это его главное преимущество. Если мы хотим накапливать водород, нам нужен материал, который сам мало весит. Ведь топливный бак — это часть веса самолета или машины. Раньше ученые пытались «насыпать» атомы лития поверхность разных материалов — графена, карбида кремния и других. Но здесь возникла проблема: атомы металла не хотят равномерно распределяться по поверхности. Они собираются в комочки, как ртуть, и эффективность падает. В основе исследования сученых МИФИ лежит идея использовать литий не в качестве добавки, а в качестве основы, в которой атомы лития расположены идеально благодаря структуре кристалла? Исследователи взяли пять кандидатов — плоские, толщиной всего в один атом, материалы на основе лития. У таких кристаллов огромная поверхность, так что водороду есть где разместиться. Четыре из них отсеялись один за другим. В литиевой «соде» (LiOH) на практике молекулы водорода на ней почти не держатся. Притяжение слабее, чем требуется, в семь раз. Если и удавалось «приклеить» водород, то так крепко, что обратно он уже не отрывался — вместо водорода получалась вода. Оксиды лития показали себя лучше, но тоже были не идеальным вариантом. Одна из форм (H-Li₂O) оказалась нестабильной — контакт с водородом разрушал материал. Другая форма (T-Li₂O) вела себя достойно, но энергия связи с водородом была ниже необходимого порога. Ученые попробовали растянуть и сжать материал, добавлять лишние атомы лития для лучшего взаимодействия — ничего не помогло. Когда надежда почти угасла, на сцену вышел карбид лития — Li₃C. Его атомарная структура представляет собой плоскую решеткц, где атомы углерода окружены атомами лития. И тут случилось то, чего ждали: молекулы водорода прилипали с нужной силой — не слишком слабо, чтобы не улетучиться, и не слишком крепко, чтобы их можно было потом использовать как топливо. Оптимальная энергия связи для хранения водорода — около 150–300 мэВ (электрон-вольт, единица измерения энергии в мире атомов). У Li₃C получилось 228 мэВ. Идеально! Но главное — вес. Материал содержит много лития и не так много углерода, поэтому он легкий. На каждый килограмм такого «губчатого» листа можно накопить почти 60 граммов водорода. А если постараться — все 80. Для сравнения: современные баллоны высокого давления дают около 40–50 граммов на килограмм веса системы. С точки зрения физики, литий в Li₃C работает как «липучка». У атома лития есть свободные орбитали, которые с удовольствием принимают электроны от водорода. Водород — скромный донор, но всё-таки он делится электронной плотностью, и возникает слабая электрическая связь. Не химическая связь, как в молекуле, а физическая адсорбция — как капля росы на листе. Ученые проверили это с помощью квантово-механических расчетов. Оказалось, что атом лития получает часть электронной плотности при контакте с водородом — значит, действительно происходит перенос заряда. Водород поляризуется и притягиваются к литию. Самое интересное — температура. Водород должен выходить из «ловушки» при нагревании. Для Li₃C температура десорбции (отпускания водорода) оказалась близка к комнатной. Это значит, что бак с таким материалом будет работать без дополнительного подогрева или охлаждения. Просто открывай вентиль — и водород выходит. Ученые рассчитали, как будет вести себя материал при разных давлениях и температурах. Графики показали: при давлении 10–20 атмосфер и обычной температуре Li₃C удерживает почти весь водород. Стоит снизить давление — отпускает. Идеально для топливного бака. Авторы исследования скромно называют Li₃C «перспективным материалом для водородной авиации». Именно там каждый килограмм на счету. Возможно, через 10–20 лет баки пассажирских лайнеров будут заполнены не керосином, а такими «литиевыми листами». Исследование опубликовано в авторитетном научном журнале International Journal of Hydrogen Energy....
Сообщает android-robot.com
Поделиться новостью:
Топ новости часа
Топ новости часа- Установить зарядной станции для электромобиля правильно...
- Pantum расширяет линейку для бизнеса: представлены новые А3 МФУ серии UTILITY с фокусом на безопасность и эффективность...
- Американский певец Джейсон Деруло повторил скандальный номер Егора Крида, из-за которого тот конфликтовал с Екатериной Мизулиной...
- Футбольный тренер Жозе Моуринью оставил счёт почти на 1 млн долларов за номер в Four Seasons после ухода из "Фенербахче"...
- Учёные нашли решение проблемы снижения безопасности ИИ при оптимизации для маломощных устройств...
- Сплиттер на автомобиль – что это и зачем он нужен...
16:07, 09 Авг Определен главный фаворит BLAST Premier: Spring Final 2023 Одним из последних соревнований в истории киберспортивной дисциплины CS:GO, наряду с «мейджором» в Париже, станет турнир BLAST Premier: Spring Final 2023. Этот «ивент» с участием восьми лучших команд мира по «контрстрайку» запланирован на 7-11 июня ...
09:07, 01 Дек Китайских туристов привлекли в Шушенское при развитии авиации — туроператоры Туристические маршруты, основанные на исторической памяти и культурном наследии, постепенно становятся одним из наиболее заметных трендов в путешествиях по России. Интерес иностранных гостей к подобным направлениям тоже растёт, особенно когда речь и...
14:14, 10 Дек Разработка технической карты сварки В производстве и строительстве ключевым фактором безопасности и качества является строгое соблюдение технологических процессов. Особенно это актуально для сварочных работ на объектах повышенной опасности, где малейшее отклонение от нормы может приве...
17:07, 31 Май Стена рухнула без грохота: испытания в США радикально изменили будущее мировой авиации Представьте, что вы решили пробить стену головой. Если стена бетонная — будет больно и громко. Если это звуковой барьер — больно будет всем в радиусе десяти километров. Именно поэтому сверхзвуковые самолеты десятилетиями маринуют на задворках истори...
13:36, 18 Дек Матрица судьбы как зеркало жизни и скрытых возможностей Интерес к самопознанию всегда был частью человеческой природы. В разные эпохи люди искали ответы в философии, религии и науке, а сегодня всё чаще обращаются к нумерологии. Одним из самых глубоких и наглядных инструментов считается Матрица судьбы на ...
05:07, 27 Ноя Япония получила пост главы совета международной авиации утверждён ICAO Представитель Японии Тошиюки Онума возглавит совет Международной организации гражданской авиации (ICAO) — структуру, которая определяет правила безопасности и развития мировой авиации уже почти восемьдесят лет. С 1 января 2026 года он сменит Сальват...
06:07, 19 Авг 3D-печать сверхпрочного и жаростойкого сплава GRX-810 от NASA обещает революцию в авиации и космонавтике До недавнего времени создание компонентов двигателей с помощью технологии 3D-печати сдерживалось отсутствием доступных по цене металлических сплавов, способных выдерживать экстремальные температуры, свойственные космическим полётам. Дорогостоящие сп...
14:07, 25 Апр Piaggio Aerospace получила первый заказ на модернизированный P.180 Avanti NX: самолёты оснастят модулями для санитарной авиации Итальянский авиастроительный концерн Piaggio Aerospace, материнской компанией которого является турецкая Baykar, получил первый заказ на поставку двух экземпляров модернизированного турбовинтового самолёта нового поколения P.180 Avanti NX. Соглашени...
10:24, 19 Фев Стеклофибробетон как современный материал архитектуры Стеклофибробетон уверенно занял свое место среди передовых строительных и декоративных материалов, объединив в себе прочность бетона и легкость современных композитов. Его основой является цементная матрица, усиленная стеклянным волокном, что придае...
09:07, 07 Дек Международный день гражданской авиации и День Эрмитажа отмечают 7 декабря В воскресенье, 7 декабря, отмечается международный день гражданской авиации, День инженерно-авиационной службы ВКС России, а также день основания Эрмитажа. Международный день гражданской авиации отмечается ежегодно с 1996 года, когда Генассамблея ОО...
04:07, 17 Сен Качественный расходный материал, для вентиляции зданий Все мы стараемся сделать нашу жизнь комфортной, это особенно касается жилья. Сейчас очень сложно представить жизнь без кондиционера, особенно в жару. Для того, что система кондиционирования и вентиляции работа исправно за ней нужно ухаживать и во вр...
03:07, 18 Май Микробы слепили строительный материал из марсианского грунта Исследователи показали вещь, которая для марсианских миссий важнее очередного красивого рендера базы: микробное сообщество смогло превратить имитатор марсианского реголита в твёрдый материал без внешнего органического питания и без добавленного азот...
06:07, 30 Мар Квантовый компьютер впервые точно смоделировал магнитный материал Учёные из нескольких ведущих научных учреждений (Oak Ridge National Laboratory, Purdue University и IBM), впервые применили квантовый компьютер для точного моделирования свойств магнитного материала KCuF3. Квантовые симуляции проводились на процессо...
05:07, 13 Мар В Красноярском крае создали материал, выдерживающий до –40°С для стройки в Заполярье Учёные Сибирского федерального университета (СФУ) разработали битумно-полимерную мастику, устойчивую к сорокаградусным морозам. Материал предназначен для гидроизоляции и защиты фундаментов, фасадов, кровли, а также дорожной и нефтедобывающей инфраст...
00:07, 18 Май Самый скользкий материал в мире подсмотрели у растения-убийцы Ученые скопировали ловушку хищного растения и создали самый скользкий материал в мире Самый скользкий материал в мире это не лед и даже не использовавшийся в сковородках тефлон. Ученые придумали покрытие, подсмотренное у хищного тропического растени...
16:07, 25 Окт Российские ученые создали устойчивый материал для рентгеновских томографов Российские ученые разработали новый люминесцентный материал на основе шестиядерного кластерного комплекса молибдена. Он способен ярко светиться под воздействием рентгеновских лучей и при этом сохраняет стабильность даже в экстремальных условиях — пр...
11:07, 05 Дек Сталь марки 45Х: надежный конструкционный материал для ответственных узлов Сталь марки 45Х востребована там, где важны высокая прочность, износостойкость и устойчивость к ударным нагрузкам. Это материал, который позволяет создавать долговечные детали без неоправданного утяжеления конструкции — именно поэтому его выбирают и...
01:07, 27 Май В NASA открыли уникальный материал для работы с расплавленной лунной пылью Новый жаропрочный состав на основе оксида скандия может стать основой для добычи ресурсов на Луне и создания сверхлёгких покрытий для авиации и космосаВ Исследовательском центре NASA имени Джона Гленна (Кливленд) создан новый материал, способный выд...
04:07, 26 Мар Красноярские учёные создали биоразлагаемый материал из кильки и конопляных волокон Исследователи Красноярского научного центра СО РАН разработали экологичные композитные материалы на основе биополимера полигидроксиалканоата (ПГА) и растительных отходов. Для получения полимера использовали жир из отходов переработки балтийской киль...
16:07, 27 Мар Cоздан «умный» материал, который лечит кости и борется с раком В НИЯУ МИФИ представили разработку, которая может совершить революцию в восстановительной хирургии. Студентка третьего курса Маргарита Керученко синтезировала уникальный композитный материал на основе фосфата кальция. Он не только замещает удаленные...
11:07, 20 Мар Учёные КБГУ создали многоразовый материал для очистки воды от бактерий и вирусов Исследователи Кабардино-Балкарского госуниверситета (КБГУ) вместе с коллегами из ИНХС РАН разработали полимерную мембрану на основе полифениленсульфона, которая выдерживает более 300 часов обработки паром. Это позволяет использовать её многократно, ...
00:07, 14 Авг Японский учёный изобрёл энергогенерирующий материал из избыточного тепла человеческого тела Пластины с датчиками могут решить проблему нехватки энергоресурсов, считает Тору Сугахара. Японский учёный префектуры Осака изобрели энергогенерирующий материал из избыточного тепла человеческого тела. Инновационность разработки в том, что около 200...
16:07, 25 Фев Ключ к этому технологическому прорыву — заставить ДНК, биологический материал, работать с электроникой ДНК, генетический код каждого живого организма, является самым эффективным механизмом хранения данных в природе, способным хранить около 215 миллионов гигабайт данных на грамм. Применение этой емкости в электронике могло бы значительно повысить эффе...
14:07, 31 Авг «Нержавеющая сталь — удивительный материал». Илон Маск объяснил выбор для Starship SpaceX, компания Илона Маска, сделала выбор в пользу нержавеющей стали вместо алюминия для конструкции космического корабля Starship. Основная причина — устойчивость материала к экстремальным условиям. Алюминий подвержен плавлению из-за высоки...
11:07, 30 Дек «Умный» композитный материал сочетает в себе прочность керамики и гибкость металла для крупномасштабного производства Еще со времен работы в постдокторантуре Массачусетского технологического института Ханг Ю, доцент кафедры материаловедения и инженерии, боролся с проблемой создания керамики с эффектом памяти формы, которую можно было бы производить в больших масшта...
02:07, 06 Дек Виниловые обои - это прошлый век: клеим другой долговечный материал: у дизайнеры ожидают новый тренд в сезоне 2026 Прогород Пришло время списать виниловые обои в утиль. Не в буквальном смысле, конечно, но их эра как безусловного фаворита подходит к концу. На сцену выходит материал, который дизайнеры уже вовсю используют в проектах, а к 2026 году называют главным...