В Томске создали недорогие сплавы для получения чистого водорода

МОСКВА, 18 дек — РИА Новости. Cплавы для выделения сверхчистого водорода разработали ученые Томского политеха. Авторы считают, что полученный материал может стать альтернативой дорогостоящим мембранам из палладия и сплавов палладия с серебром, что приблизит возможность широкого использования водорода в промышленности. Результаты опубликованы в журнале Hydrogen.

Сегодня водород считается чистым источником энергии, перспективным для использования в топливных элементах. Однако его широкое применение в промышленности требует разработки эффективных и экономичных методов его очистки, рассказали ученые Томского политехнического университета (ТПУ).

Существующие методы производства водорода приводят к получению газовых смесей, требующих дальнейшего разделения для извлечения чистого вещества. Одним из наиболее перспективных подходов к решению этой задачи является разработка металлических мембран для отделения водорода от других газов. Они состоят из многокомпонентных сплавов.

Специалисты ТПУ синтезировали новые высокоэнтропийные сплавы (состоящие из пяти и более элементов) для создания мембран, выделяющих сверхчистый водород. Исследователи изучили сплавы ниобия, никеля, титана, ванадия, кобальта и циркония, продемонстрировав влияние состава на их структуру и проницаемость водорода.

По словам ученых, созданные ими сплавы являются перспективными ввиду сочетания высокой стабильности и водородной проницаемости, сравнимой с чистым палладием и близкой к показателям дорогостоящих палладиево-серебряных сплавов. Кроме того, разработанные материалы демонстрируют высокую устойчивость к водородному охрупчиванию (процессу, при котором металл разрушается из-за взаимодействия с водородом).

Значимость полученных результатов заключается в получении материалов, обладающих экономической эффективностью и высокими эксплуатационными характеристиками, считают авторы исследования.

«

"Большинство металлов непроницаемы для газов, но некоторые эффективно пропускают водород, блокируя более крупные молекулы (например, углекислый газ, азот). Создавая сплавы с определенным соотношением компонентов, можно добиться высокой водородной проницаемости, устойчивости к охрупчиванию и низкой стоимости", — рассказал заведующий лабораторией перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем ТПУ Егор Кашкаров.

Процесс дуговой плавки многокомпонентного сплава в лаборатории отделения экспериментальной физики ТПУ

© Фото предоставлено пресс-службой ТПУ

1 из 3

Работа сотрудников лаборатории на оборудовании по синтезу сплавов методом дуговой плавки

© Фото предоставлено пресс-службой ТПУ

2 из 3

Расчеты кристаллической структуры многокомпонентных сплавов первопринципными методами

© Фото предоставлено пресс-службой ТПУ

3 из 3

Процесс дуговой плавки многокомпонентного сплава в лаборатории отделения экспериментальной физики ТПУ

© Фото предоставлено пресс-службой ТПУ

1 из 3

Работа сотрудников лаборатории на оборудовании по синтезу сплавов методом дуговой плавки

© Фото предоставлено пресс-службой ТПУ

2 из 3

Расчеты кристаллической структуры многокомпонентных сплавов первопринципными методами

© Фото предоставлено пресс-службой ТПУ

3 из 3

В отличие от других исследований, работа ученых ТПУ не ограничивается рекомендациями по синтезу высокоэнтропийных сплавов для водородных мембран. По их словам, предложенный подход формирует фундаментальные основы для понимания поведения водорода в этих сплавах в зависимости от их состава, что является важным для прогнозирования свойств разрабатываемых материалов.

В 2025 году ученые планируют спроектировать и изготовить прототип фильтра на основе высокоэнотропийных сплавов и испытать его в реальных условиях в 2026 году. Если этот прототип окажется экономически выгодным и эффективным, то следующим шагом станет коммерциализация технологий мембранного разделения с применением высокоэнтропийных сплавов.

Исследование проводится в рамках госзадания "Наука" и при поддержке федеральной программы Минобрнауки "Приоритет-2030".