В Пермском Политехе разработали уникальную установку для отслеживания взаимодействия водород-металл

❋ 4.4

Водород относится к числу важнейших видов сырья химической и нефтехимической промышленности, а также применяется в металлургии и энергетике. Этот газ — перспективная, безопасная и эффективная альтернатива традиционным видам топлива, из-за чего интерес к нему только растет. Использование водорода в различных процессах и даже его хранение может приводить к опасным последствиям — взрывам и поломкам. Ученые ПНИПУ разработали уникальную установку и методику для исследования взаимодействия водорода и металла. Это поможет в подборе материалов и защитных покрытий для множества применений. Что в свою очередь повысит безопасность и предотвратит катастрофы.

ПНИПУ

# альтернативное топливо

# водород

# водородное топливо

# металлы

Установка, разработанная в ПНИПУ / © Екатерина Есина, пресс-служба ПНИПУ

На разработку выдан патент. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». При использовании и хранении водорода может возникнуть явление наводороживания (водородная хрупкость), когда газ попадает прямо в кристаллическую решетку металла. Из-за этого ухудшаются физико-механические свойства металлов, они приобретают хрупкость.

Например, если хранить водород в баллонах, то он может «проникнуть» в стенку, начать ломать металлическую решетку, и емкость потеряет прочность. Также есть ряд реакций, проводимых с помощью водорода в реакторе, например, гидроочистка или риформинг при переработке нефти. Наводороживание в данном случае может привести к взрыву, который не только разрушает всю установку, но и несет опасность человеческих жертв.

Ученые Пермского Политеха создали способ и устройство для исследования кинетики (сколько граммов в секунду поглощается через единицу поверхности) взаимодействия водорода с образцом из металла или сплава до 1000 градусов, как в процессе поглощения, так и в процессе выделения газа с высокой точностью измерения параметров. Близких аналогов этого устройства в мире нет.

С помощью разработки политехников можно изучать свойства различных металлов и покрытий для них, чтобы предотвращать поглощение водорода. А также определять, сколько его накопилось в деталях, которые с ним взаимодействовали, и насколько безопасно эксплуатировать их дальше. Установка включает электронагревательную печь, дифференциальный манометр для измерения давления газов, систему создания и измерения вакуума, две изолированные реакционные камеры.

В одну из них помещают инертный образец, равный по объему исследуемому образцу, который помещен во вторую камеру. Дифференциальный манометр выполнен с возможностью измерения разности давления между двумя реакционными камерами. Также используют винтовой шприц-дозатор с водородом, соединенный со второй реакционной камерой.

«Наша установка позволяет определять изменение объема на пять миллиметров кубических: получается совершенно невероятная чувствительность этой системы. Это позволяет проводить измерения на образцах массой полграмма и даже меньше, то есть не нужно затрачивать много материала, чтобы исследовать его свойства. Известные системы предполагают использование образцов 20-50 граммов и имеют меньшую чувствительность из-за способа измерения», – поделился кандидат химических наук, доцент кафедры химических технологий ПНИПУ Николай Углев.

Новаторская разработка ученых Пермского Политеха имеет большой потенциал для применения в различных сферах науки и производства. Исследование взаимодействия водорода и металлов повысит безопасность объектов и процессов, где они применяются.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.