Ученые ТПУ открыли новый принцип проектирования материалов для водородной энергетики

Исследователи Томского политехнического университета (ТПУ) совершили концептуальный сдвиг в материаловедении. Вместо традиционного подбора химических составов, они предложили управлять внутренней архитектурой материала, что открывает путь к созданию систем хранения и транспортировки водорода с заранее заданными свойствами.

Ученые ТПУ открыли новый принцип проектирования материалов для водородной энергетики

Долгое время разработка твердофазных накопителей водорода напоминала поиск иголки в стоге сена: ученые эмпирически подбирали сплавы, а затем тратили годы на их оптимизацию. Однако физический механизм, связывающий структуру материала с его способностью удерживать газ, оставался загадкой. Команда из Инженерной школы ядерных технологий (ИЯТШ) ТПУ решила эту задачу.

С помощью уникальной установки in situ позитронной аннигиляционной спектрометрии физики смогли наблюдать за «жизнью» материала в реальном времени – прямо в процессе насыщения и отдачи водорода. Эксперименты проводились в экстремальных условиях: при давлении до 5 МПа и температуре до 900 °C. Это позволило перейти от статических «снимков» материала к пониманию его динамического поведения.

Выяснилось, что ключевую роль играет не просто химический состав, а иерархия дефектов, интерфейсов и структурных неоднородностей. Ученые детально описали механизмы влияния различных добавок. Например, наноразмерный никель не только ускоряет реакции (катализ), но и формирует устойчивые дефектные конфигурации, которые радикально перестраивают энергетический ландшафт миграции водорода, снижая барьеры для его поглощения и выделения.

По словам ученых, теперь можно отказаться от случайного перебора компонентов. Новый принцип позволяет перейти к предсказательному проектированию: зная, как управлять дефектной архитектурой, можно создавать материалы с точно рассчитанными характеристиками.

Читайте также

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Китайские ученые создали сверхпрочный сплав, выдерживающий нагрев до 2400 °C

Китайские ученые создали сверхпрочный сплав, выдерживающий нагрев до 2400 °C

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Траектория старения: в ННГУ научились прогнозировать возрастные изменения у конкретного человека

Траектория старения: в ННГУ научились прогнозировать возрастные изменения у конкретного человека

Ученые МИСИС создали наночастицы с защитой от перегрева для терапии рака

Ученые МИСИС создали наночастицы с защитой от перегрева для терапии рака

Физики раскрыли загадку «лишнего» гамма-излучения атомных ядер, над которой бились десятилетиями

Физики раскрыли загадку «лишнего» гамма-излучения атомных ядер, над которой бились десятилетиями

Ученые выяснили, что многолетние финансовые трудности могут ускорять старение мозга

Ученые выяснили, что многолетние финансовые трудности могут ускорять старение мозга

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд