В ТПУ выяснили как алюминий улучшает материалы-накопители на основе магния для хранения водорода
Ученые ТПУ исследовали влияние примеси алюминия на накопление и распределение водорода в магнии — перспективном материале-накопителе для хранения водорода. Для этого впервые были применены первопринципные (то есть опирающиеся на фундаментальные знания) расчеты электронной плотности по отношению к свойствам материала. Предложенный метод позволяет глубже, на атомарном уровне, понять механизмы «поведения» водорода в магнии при растворении в нем алюминия. Полученные данные в перспективе помогут улучшить свойства материалов-накопителей и сделать более эффективной технологию очистки, компримирования и хранения водорода.
Исследование проводится при поддержке федеральной программы «Приоритет 2030». Результаты работы ученых опубликованы в Journal of Alloys and Compounds. Разработка эффективных способов очистки, компримирования и хранения водорода — важная задача в области развития и применения технологий водородной энергетики. Для этих целей широко применяются металлические гидриды и интерметаллические соединения. Одним из самых перспективных материалов-накопителей водорода является магний. Применение магния в чистом виде ограничено его низкой устойчивостью к многократным циклам гидрирования/дегидрирования и высокими температурами эксплуатации. Для улучшения эксплуатационных свойств магния используются каталитические добавки, в том числе алюминий.
Ученые ТПУ изучили механизмы накопления и распределения водорода в магнии под влиянием добавок алюминия. «Несмотря на большое количество работ, посвященных исследованиям сорбции и десорбции водорода в магнии с алюминием, в литературе практически отсутствует информация о взаимодействии водорода с алюминием в решетке магния на атомарном уровне. Мы применили первопринципные методы исследования электронного строения твердых тел. Они позволяют изучить взаимодействие водорода с алюминием в зависимости от их концентрации в магнии и кристаллической структуры», — рассказывает доцент отделения экспериментальной физики Инженерной школы ядерных технологий ТПУ Виктор Кудияров.
В рамках проекта политехники провели комплекс вычислений, после чего сопоставили расчеты с экспериментальными данными. На основе полученных результатов были установлены характерные особенности поведения водорода в системе магний-алюминий-водород в зависимости от ее состава и структуры. Используя эти данные, ученые описали механизмы сорбции и десорбции водорода, обусловленные наличием промежуточных фаз в процессе фазового перехода от твердого раствора водорода в магнии в гидрид магния.
«В зависимости от содержания водорода у магния может наблюдаться различная кристаллическая структура, фаза. Скорости диффузии, а также сорбции и десорбции сильно зависят от температуры и фазы системы магний-водород. При насыщении водородом чистого магния наблюдается только фазовый переход непосредственно из твердого раствора в гидрид магния. При добавлении атомов алюминия формируется промежуточная фаза, которая характеризуется более высокой скоростью перемещения водорода. Она сохраняется в процессе сорбции и десорбции достаточно долго в широком диапазоне концентрации водорода. Более высокая скорость перемещения водорода позволяет ему быстрее сорбироваться и десорбироваться», — поясняет доцент отделения экспериментальной физики Инженерной школы ядерных технологий ТПУ Леонид Святкин.
Полученные результаты помогут усовершенствовать существующие материалы-накопители, а также разработать более эффективные технологии выделения водорода из смесей, его компримирования и хранения при высоких давлениях. «Создание технологических комплексов для водородной энергетики — важная задача, стоящая перед учеными и инженерами. Применение современных надежных и комплексных методов теоретического и экспериментального исследования позволяет углубиться в понимании механизмов взаимодействия водорода с каталитическими добавками в материалах-накопителях водорода и в дальнейшем, используя полученные фундаментальные знания, выполнить оптимизацию отдельных элементов комплексов на этапе их проектирования.
Результаты важны с точки зрения разработки оптимальных и эффективных решений, которые применяются при разработке комплексных систем на основе металлогидридов», — отмечает руководитель отделения экспериментальной физики Инженерной школы ядерных технологий ТПУ Андрей Лидер. На следующем этапе проекта ученые планируют изучить возможность применения других добавок для улучшения свойств материалов-накопителей на основе металлогидридов.
Telegram 
Дзен 
VK Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно