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.
