Výskumníci z Tomskej polytechnickej univerzity (TPU) vytvorili inovatívne zliatiny na extrakciu ultračistého vodíka.
Vedci sa domnievajú, že nové materiály by mohli slúžiť ako nákladovo efektívne alternatívy k drahým paládiovým a paládiovo-strieborným membránam.
Zistenia publikované v časopise Hydrogen by mohli priblížiť rozšírené priemyselné využitie vodíka realite.
Vodík je považovaný za čistý zdroj energie so sľubnými aplikáciami v palivových článkoch. Pre priemyselné použitie vo veľkom meradle sú však nevyhnutné efektívne a cenovo dostupné metódy čistenia, vysvetlili vedci TPU.
Súčasné spôsoby výroby vodíka často generujú zmesi plynov, ktoré sa musia separovať, aby sa získal čistý vodík.
Jedným z najsľubnejších riešení je použitie kovových membrán zložených z viaczložkových zliatin na izoláciu vodíka od iných plynov.
Tím TPU syntetizoval nové vysokoentropické zliatiny – obsahujúce päť alebo viac prvkov – na vytvorenie membrán schopných extrahovať ultračistý vodík.
Výskumníci skúmali zliatiny vyrobené z nióbu, niklu, titánu, vanádu, kobaltu a zirkónu, pričom analyzovali vzťah medzi ich zložením, štruktúrou a priepustnosťou vodíka.
Podľa výskumníkov sú novo vyvinuté zliatiny veľmi sľubné vďaka svojej kombinácii stability a priepustnosti vodíka, porovnateľnej s čistým paládiom a blízkej výkonnosti drahých zliatin paládia a striebra.
Materiály tiež vykazujú vysokú odolnosť voči vodíkovému krehnutiu – procesu, pri ktorom kovy degradujú v dôsledku vystavenia vodíku.
Význam výsledkov spočíva vo vytvorení materiálov, ktoré sú ekonomicky efektívne a zároveň vysoko výkonné, poznamenali autori štúdie.
„Väčšina kovov je nepriepustná pre plyny, ale niektoré umožňujú priechod vodíka a blokujú väčšie molekuly, ako je oxid uhličitý a dusík,„ Vysvetlil Egor Kashkarov, vedúci Laboratória sľubných materiálov a bezpečnosti vodíkových energetických systémov TPU. „Navrhovaním zliatin so špecifickými pomermi komponentov môžeme dosiahnuť vysokú priepustnosť vodíka, odolnosť voči krehnutiu a nízke náklady.“
Na rozdiel od iných výskumov práca tímu TPU presahuje rámec syntézy zliatin s vysokou entropiou. Ich prístup stanovuje základné princípy na pochopenie správania vodíka v zliatinách na základe ich zloženia, ktoré je rozhodujúce pre predpovedanie vlastností budúcich materiálov.
Pri pohľade do budúcnosti plánujú výskumníci navrhnúť a vyrobiť prototyp vodíkového filtra na báze vysokoentropických zliatin v roku 2025, pričom testovanie v reálnom svete je naplánované na rok 2026.
Ak sa prototyp ukáže ako efektívny a ekonomicky životaschopný, ďalším krokom bude komercializácia membránových separačných technológií s využitím pokročilých zliatin.
Výskum je súčasťou štátnej úlohy „Nauka“ a je podporovaný federálnym programom Priorita 2030 ruského ministerstva vedy a vyššieho vzdelávania.
Zdroj sputnik, preložené cez google
