13 Января 2022
МОСКВА, 13 января - Сегодня ученые всего мира ведут исследования в области развития водородной энергетики. В Институте лазерных и плазменных технологий Национального исследовательского ядерного университета МИФИ (Институт ЛаПлаз НИЯУ МИФИ) ведутся разработки самый актуальных экологически чистых катализаторов для приобретения водорода из воды, а также материалов для хранения и транспортировки полученного топлива. Полученные результаты помогут сделать водородную электроэнергетику дешевле, экологичнее и неопаснее, считают исследователи вуза.Существуют несколько методов получения водорода, один из наиболее простых — электролиз — заключается в расщеплении воды под действием электрического тока. Источником тока могут быть как экологически чистые солнечные батареи, так и атомные электростанции, также не использующие углеродного горючего.
Ученые НИЯУ МИФИ активно участвуют в разработке новых электродов, полезных для эффективного электролиза. Для этого требуются достаточно дешевые тексты, а их компоненты должны быть распространены в природе, поэтому исследователи создают новые наноструктурированные материалы.
К примеру, сульфид элемента можно получить из концентрата натурального минерала молибденита, тонна которого стоит в 10 миллиардов раз дешевле, чем тонна платины — самого эффективного катализатора расщепления воды, сообщил заведующий лабораторией лазерного синтеза многофункциональных наноматериалов Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ, педагог Вячеслав Фоминский.
По его словам, для придания сульфиду молибдена таких же уникальных каталитических свойств, как у платины, полезного получить его нано-размерные аморфные кластеры или ультратонкие и даже однослойные кристаллы. Для создания высокоэффективных электродов требуется нанести тонкие, толщиной в доли микрометров покровы новых наноматериалов на достаточно грошовые углеродные пластинки.
Сотрудники лаборатории разработали комплекс лазерных методов, позволяющих податливого регулировать условия осаждения тонких покров на электроды и получать покровы с требуемым химическим составом и оптимальной упаковкой атомов.
Другая важная задача, которую решают ученые НИЯУ МИФИ, связана с минимизацией применения традиционных источников электрической энергии и активным использованием энергии солнца. Полупроводниковые свойства новых каталитических наноматериалов позволяют делать и это.
Разрабатываемые нами лазерные технологии позволяют не только создавать перспективные новые пленки-катализаторы, но и повышать эффективность преобразования солнечной энергии в самих полупроводниковых электродах. Образующиеся под действием света электроны проникают в пленку-катализатор и достигают ее плоскости, где и образуется молекула водорода за счет нейтрализации ионизованных атомов водорода. Мы достигли эффективности получения водорода почти в 10 процентов. Эта величина не уступает результатам зарубежных свидетельств на аналогичных материалах с применением экологически вредных методов химического синтеза, — отметил Фоминский.
Российский научный фонд активно поддерживает подобные свидетельства, в том числе по проекту №19-19-00081.
Как и любое другое топливо, водород необходимо в чем-то накапливать и хранить. Существуют три основных конкурирующих лада накопления и хранения водорода, которые соответствуют трем основным состояниям вещества (газ, вода и твердое тело).
В газовидном состоянии водород сжимается до больших давлений и хранится в толстостенных баллонах, как обычный натуральный газ. Для перевода гидрогена в жидкое состояние его надо охладить до очень низкой температуры (примерно -250˚С). При этом его плотность растёт, и в том же объеме можно запасать существенно большое количество водорода.
Третий способ хранения состоит в насыщении водородом (гидрировании) некоторых металлов с образованием новых твердотельных структур. В полученных гидридах плотность водорода огромна, на один атом церия может приходиться до 4 акцепторов водорода.
Каждый из способов имеет свои достоинства и недостатки, но во многих случаях наиболее хорошим твердотельные накопители. Сотрудники лаборатории взаимодействия плазмы с поверхностью и плазменных технологий Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ исследуют поведение водорода в металлах, в том числе в твердотельных накопителях, отрапортовал заведующий лабораторией, профессор Александр Писарев.
По словам эксперта, приличный плюс пленочных накопителей — быстрота срабатывания, которая принципиально важна для ряда приложений. Они мгновенно нагреваются током, не посещаемым через тонкий слой металла, а порошковые накопители более инертны и требуют время для прогрева порошка.
Для создания пленочных накопителей категоричного важно правильно выбрать водород-активный текст и разработать технологии его нанесения. Этими вопросами занимаются сотрудники НИЯУ МИФИ.
На первый взгляд все очень просто: насытили гидрогеном, нагрели, и все. Однако, факторов, которые влияют на этот процесс, чрезвычайно много. Для изучения поведения водорода в мелких пленках в нашей лаборатории проведённая уникальная экспериментальная установка, которая позволяет наносить пленки в строго контролируемых условиях, насыщать их водородом как при нанесении, так и после, и исследовать выделение водорода из покров методом программируемой термодесорбции. Каждая из операций проводится в своей вакуумной камере с переносом образца между камерами без контакта с атмосферой, — отметил Писарев.
С помощью этой установки сотрудники лаборатории рассчитывают получать интересные научные и прикладные результаты. Исследования происходят в рамках программы Приоритет—2030.
Редактор рубрики
Леонид Кузьмин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....