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

Китайские ученые создали сверхчувствительный магнитный датчик размером с клетку кожи

Китайские ученые создали сверхчувствительный магнитный датчик размером с клетку кожи

Ученые опровергли миф о том, что арбуз – это ягода

Ученые опровергли миф о том, что арбуз – это ягода

Физики установили новый рекорд в поисках «запрещенного» свойства мюона

Физики установили новый рекорд в поисках «запрещенного» свойства мюона

Ученые научились генерировать и синхронизировать магнитные волны для передачи информации

Ученые научились генерировать и синхронизировать магнитные волны для передачи информации

Физики МФТИ оценили вероятность квантового распада Вселенной

Физики МФТИ оценили вероятность квантового распада Вселенной

Интенсивный спорт подавляет иммунитет через гормоны стресса и воспаление

Интенсивный спорт подавляет иммунитет через гормоны стресса и воспаление

Ученые раскрыли, почему диабетикам и гипертоникам так сложно соблюдать диету

Ученые раскрыли, почему диабетикам и гипертоникам так сложно соблюдать диету

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

Создается искусственный интеллект для обнаружения утечек газа

Создается искусственный интеллект для обнаружения утечек газа

Астрономы нашли самые убедительные доказательства того, что вакуум способен изменять свет

Астрономы нашли самые убедительные доказательства того, что вакуум способен изменять свет

Tesla вновь пообещала скорый выход Roadster после многолетних задержек

Tesla вновь пообещала скорый выход Roadster после многолетних задержек

Ученые России и Китая создают «прививку» для растений, заменяющую тонны химикатов

Ученые России и Китая создают «прививку» для растений, заменяющую тонны химикатов