#водород

Уголь, нефть и бензин стали основой современной жизни, обеспечивая отопление домов, работу транспорта и электричество. При этом, по данным ВОЗ, загрязнение воздуха ежегодно убивает около семи миллионов человек. Хотя возобновляемые источники энергии (солнечная, ветровая и гидроэнергетика) предлагают экологичные альтернативы, их развитию мешают нестабильность климатических условий, дороговизна и нехватка редких материалов. Более перспективными выглядят системы, преобразующие водород или природный газ в электричество без вредных выбросов — они работают стабильно в любую погоду и круглосуточно. Правда, их широкому внедрению мешает дороговизна специального химического порошка. Ученые Пермского Политеха разработали новый материал, который снижает стоимость производства на 30-40%, делая зеленую энергию значительно доступнее.

Ученые разработали высокоэффективный платина-кобальтовый катализатор для производства водорода из метана. Сырьем может стать возобновляемый источник — биогаз, образующийся на свалках при разложении органики, что позволит получить «зеленый» водород. Открытие совершила команда исследователей из РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, Института нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева РАН и Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН.

Синтез-газ служит основой для производства множества ценных химических продуктов. Это смесь водорода и оксида углерода, которую вырабатывают из углеродсодержащего сырья, а затем перерабатывают в топливо, пластмассы, удобрения, синтетические смолы и лекарства. В промышленности для его получения используется специальный реактор, в котором сырье, например, природный газ, с помощью катализатора и при определенных температуре и давлении преобразуется в синтез-газ. Ученые Пермского Политеха разработали новый тип реактора, который обеспечивает равномерный прогрев устройства, в отличие от аналогов. Конструкция позволяет на 30% увеличить производительность получения синтез-газа.

Исследовательская группа из Сколтеха и Хакасского государственного университета под руководством лауреата Научной премии Сбера, профессора Сколтеха, доктора физико-математических наук Александра Квашнина, изучила, как наночастицы иридия и палладия могут изменять свойства катализаторов при небольшой деградации и переходе в аморфное состояние.

Ученые РХТУ имени Д. И. Менделеева в сотрудничестве с коллегами из Университета города Лидс смогли выявить вероятный механизм гидрирования бензальдегида с переносом водорода с использованием комплексных соединений, а также причину, почему гомогенный катализатор проявляет большую активность, чем иммобилизованный. Исследование позволит химикам оптимизировать условия протекания реакции, которая имеет большое значение для фармацевтической промышленности, особенно для синтеза хиральных соединений. Именно такие соединения позволяют создавать наиболее эффективные и безопасные лекарства.

Водород называют новым топливом для «чистой» энергетики, обещающей сократить выбросы парниковых газов. Промышленность давно заинтересована в водородных двигателях, но не все способы производства экологичные. Идея искать газ в земной коре привлекательна, но где находятся богатые месторождения? Ученые из ЕС и США нашли ответ при помощи моделирования масштабных тектонических процессов. 

Ученые подтвердили, что поведение проводящего флюида водорода при высоких давлениях подобно плазме. Понимание поведения водорода в критических условиях необходимо для исследований в области термоядерного синтеза, сверхпроводимости и получения представлений об устройстве планет-гигантов.

Ученые ЮФУ разработали электрокатализатор на 10 процентов эффективнее зарубежного аналога. При этом материал обладает в два раза большей эффективностью в реакции восстановления кислорода в лабораторной трехэлектродной ячейке, чем другие коммерческие электрокатализаторы.

Ученые из ИОХ РАН, МФТИ и ИНЭОС РАН синтезировали новые соединения — краун-гидроксиламины и их устойчивые комплексы с переходными металлами. Они также изучили их структуру, физические и химические свойства, выяснив, что новые координационные соединения при комнатной температуре могут активировать содержащийся в воздухе кислород и ускорять реакции окисления органического сырья. Это позволит повысить уровень экологической безопасности процессов нефтепереработки.

Важный вопрос в развитии водородной энергетики — выбор объектов для безопасного хранения водорода. Для этого могут использоваться различные горные породы и подземные хранилища. Но чтобы не допустить химического изменения водорода и разрушения скважин, необходимо учитывать множество факторов. Ученые Пермского Политеха и Института проблем нефти и газа разработали специальную методику для изучения воздействия газа на трансформацию свойств горных пород и химического состава керна. Исследование позволяет качественно определять возможность использования хранилища для водорода.

В мире химии каждый элемент — это не просто строительный блок материи, но и обладатель уникальных свойств. Ученые Пермского Политеха рассказали, сколько «ячеек» появилось в периодической таблице после Менделеева, почему за грамм калифорния нужно отдать 27 миллионов долларов, сколько радиоактивного вещества содержит тело человека и чем это опасно, как серебро позволяет управлять погодой, что за вещество образовалось первым после Большого взрыва и есть ли форма углерода тверже алмаза.

Коэффициент полезного действия (КПД) — это показатель эффективности машины, который выражается в процентах. По общепринятой формуле КПД определяют, как отношение полезной работы (мощности) к затраченной. Такой подход позволяет оценить эффективность системы в целом, но не дает четкого понимания о том, от каких процессов сильнее всего зависит уменьшение или увеличение коэффициента. Ученые ПНИПУ разработали собственную методику определения КПД автомобиля, которая позволяет оценить сильные и слабые стороны при его эксплуатации.

Водород — перспективный ресурс с точки зрения декарбонизации промышленности (сокращения выбросов парниковых газов), его можно использовать в топливных элементах, двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах. Применение водорода в энергоустановках значительно снижает их влияние на глобальное потепление. Но сам процесс производства водорода, а также разработка, эксплуатация и утилизация этих устройств сопровождается значительными выбросами. Поэтому для полноценного развития водородной энергетики необходимо достоверно определить воздействие энергоустановок на окружающую среду по величине углеродного следа. Подход ученых Пермского Политеха помог выявить, какой объем парниковых газов образуется на протяжении всего жизненного цикла устройств для производства электроэнергии, в частности, газотурбинных установок.

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

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.

Исследователи из Сколтеха, Института кристаллографии имени А. В. Шубникова РАН и научных центров Китая, Японии и Италии нашли материал, способный вбирать и удерживать в своем объеме в четыре раза больше водорода, чем другие известные вещества для «химического хранения» этого экологичного топлива. В будущем на водороде могли бы работать промышленное производство и транспорт, а водородные накопители уже внедряются для балансирования нагрузки на электросеть. Сложность в том, что водород плохо поддается хранению — в решение этой проблемы и внесли вклад авторы нового исследования.

Исследователи НИТУ МИСИС разработали эффективный метод изготовления быстрорежущей стали, из которой создают износостойкие инструменты для механической обработки металла. Они выдерживают высокую скорость вращения и сохраняют твердость даже при раскаливании до красноты. Предложенная технология позволит значительно сократить производственные циклы и получить более долговечный материал.

В ИНАСАН показали, что у нормальных звезд нет проблемы со скандием — он не выделяется из группы железа, и его содержание близко к солнечному. Все дело в методе расчета теоретических спектров звезд.

Водород — самый легкий, простой и наиболее распространенный химический элемент. Он составляет около 75 процентов массы Вселенной и, вероятно, станет источником энергии будущего. Во время его сжигания образуется вода и выделяется большое количество энергии, при этом нет выбросов углекислого газа или других вредных веществ. Водородная энергетика считается экологически чистой. При транспортировке газа, в том числе и водорода, возникает повышенный шум на газораспределительных станциях. Он вредит органам слуха и негативно влияет на работу оборудования. Ученые Пермского Политеха изучили поведение звуковых волн во время течения водорода по трубам и протестировали перегородки из разного материала. Результаты исследования помогут снизить уровень шума до безопасного.

Водород — один из самых распространенных элементов в природе, а свойства его уникальны. Например, в металлургии его применяют для плавления и сваривания тугоплавких металлов. Но с другой стороны, воздействие водорода способно резко уменьшить пластичность и прочность сплава, причем негативный эффект может появиться даже от малого количества. Ученые ПНИПУ исследовали, как водород воздействует на коррозионностойкие сплавы и сплавы цветных металлов. Результаты позволят определить условия преждевременного износа деталей, в том числе во время их обработки. Это повысит надежность оборудования, рассчитанного на огромные нагрузки, например, в машино-, авиа- и ракетостроении.