Сплав MgPd2 открывает новые возможности для водородной энергетики

Международная команда исследователей из Лейпцигского университета, Института неклассической химии (Германия) и Института химии растворов им. Г.А. Крестова РАН выяснили, что использование сплава MgPd2 для сорбции водорода является значительно более эффективным, чем ранее используемые. Предложенный учеными метод облегчит хранение и перевозку водорода, который будучи летучим и взрывоопасным, в больших количествах сложно транспортируется в баллонах, подобно другим газам, использующимся в промышленности.

Водородная энергетика на сегодняшний день может рассматриваться в качестве возможного кандидата на роль экологически чистой энергетики будущего. Об этом, например, свидетельствуют бурно развивающиеся электрохимические технологии, основанные на применении водородных топливных элементов.

Перспективными материалами для хранения водорода, имеющими очевидные преимущества, являются гидриды, т.е. соединения некоторых металлов с водородом. Под давлением металлический порошок захватывает водород, а при нагреве газ выходит обратно. Водород в металле перестает быть летучим и произвольно из него не выделяется, находясь между узлами кристаллической решетки. Таким образом, поврежденный сосуд с гидридом металла менее опасен, чем поврежденная емкость со сжатым или сжиженным водородом.

Еще в 1866 году английский ученый Грэм экспериментально показал, что палладий является прекрасным сорбентом водорода. Однако, для практического использования палладий не очень удобен из-за его дороговизны и огромного удельного веса. Кроме того, сорбция водорода в палладий реализуется при довольно низких температурах. С тех пор ученые предпринимают попытки поиска новых сплавов для удешевления технологии.

Международный коллектив исследователей выяснил, что сорбция водорода реализуется при температурах и давлениях близких к параметрам окружающей среды. Интересной особенностью, отмеченной учеными, является то, что процесс сорбции водорода на сплаве MgPd2 сопровождается значительной деформацией материала (около 5%). Однако классические модели сорбции водорода на сплавах не учитывают деформационных эффектов.

Исследователи предложили модель с учетом деформации, что позволило описать результаты проведенных экспериментов. На основе тщательного термодинамического анализа образования гидрида было показано, что процесс сорбции обратим, что также делает сплав MgPd2 удобным для практического использования.

Авторы статьи полагают, что полученные ими результаты будут полезны для современной водородной энергетики и позволят улучшить возможные материалы для хранения и транспортировки водорода, электродные материалы, катализаторы и топливные элементы на основе палладия.

Результаты исследования опубликованы в международном журнале Journal of Alloys and Compounds

Читать также