Новый композит на основе гидрида магния, MgH₂, с улучшенными характеристиками для создания накопителей водорода разработали материаловеды Инженерной школы ядерных технологий Томского политехнического университета (ТПУ), 6 марта сообщает пресс-служба Томского политеха.

Особенностью композита стал добавленный к гидриду магния нанопорошок металлического алюминия, который был получен методом электрического взрыва алюминиевой проволоки. Такая добавка снизила температуру выхода водорода почти на 100 ºC, показав перспективность нового композита для создания накопителей водорода.

Результаты работы ученые ТПУ представили в статье «Улучшение характеристик накопления водорода MgH₂ с помощью нанокатализатора Al, полученного методом электрического взрыва проволоки», опубликованной в журнале Materials (Q2; IF: 3,4).

Одним из наиболее безопасных и эффективных методов хранения водорода в настоящее время признано хранение в виде металлогидрида, из которого он извлекается нагреванием, приводящим к десорбции водорода. Перспективным материалом для такого хранения считается гидрид магния, поскольку магний, имеющий высокую емкость хранения водорода, при этом недорог и широко распространен в природе.

Однако гидрид магния высокостабилен, его распад происходит при довольно высоких температурах порядка 400 ºC, что усложняет его применение для накопителей водорода.

Новый композит, который разработали в ТПУ на основе гидрида магния, имеет структуру типа «ядро-оболочка», где ядром является MgH₂, а оболочкой наноалюминий. Выделение из него водорода идет при более низкой температуры.

Технология получения композита, разработанная в ТПУ, такова: в специальной установке через алюминиевую проволоку пропускают большой ток, который ее взрывает с образованием мелкодисперсного порошка. Затем порошок окисляют, что приводит к образованию на его поверхности защитной оксидной пленки.

Далее этот нанопорошок в шаровой планетарной мельнице смешивают с порошком гидрида магния. В результате получается композит специфичной структуры, в которой гидрид магния является ядром, а наноалюминий — оболочкой.

Уникальность разработанной томскими политехниками технологии заключается в том, что она позволяет изменением параметров электрического взрыва проводников варьировать структуру и характеристики получаемого нанопорошка.

При этом сама технология взрыва проволоки для получения порошков уже отработана в промышленном масштабе и используется на некоторых предприятиях. Поэтому будет легко масштабировать процесс производства материалов-накопителей на основе гидрида магния с добавлением нанопорошков металлов, отметил доцент отделения экспериментальной физики ТПУ Виктор Кудияров.

В процессе исследования технологии материаловеды ТПУ изучили морфологию и структурно-фазовое состояние композита и определили его десорбционные характеристики, установив, что температура выхода водорода снизилась до 336 ºC.

Ученые полагают, что такой результат вызван добавлением алюминиевого порошка и каталитическим эффектом, приводящим к снижению энергии активации процессов сорбции и десорбции водорода. При этом выделение водорода композитом начинается еще при 117 ºC.

Кроме того, технология позволит использовать для водородной энергетики отходы магния и алюминия.

Ученые ТПУ намерены в рамках проекта продолжать исследования с целью оптимизации параметров техпроцесса получения нанопорошка и синтеза композита, чтобы добиться снижения температуры десорбции водорода. Они также планируют разработать экспериментальные системы накопления водорода на основе созданного ими композита.