Российские исследователи из Томского государственного университета создали экспериментальный монолитный материал на основе интерметаллида Ti₂Ni с добавками хрома и меди. Новинка позволит эффективно и безопасно накапливать, хранить и выделять водород по требованию, сообщили в пресс-службе вуза.
Работы ведет группа под руководством заведующего лабораторией медицинского материаловедения Сергея Аникеева. Ученые уже получили первые образцы сплава и провели комплекс физико-химических исследований, изучив структурные особенности, фазовый состав, смачиваемость и микротвердость материала. Полученные данные позволили установить корреляции между структурой, фазовым составом, характером смачивания и механическими свойствами.
Проект поддержан грантом Российского научного фонда и рассчитан на три года — с 2025 по 2028-й. Общий объем финансирования составляет 18 млн рублей.
Водородная энергетика остается одним из приоритетных направлений мировой и российской энергетики. При сгорании водорода образуется только вода, а по энергоотдаче он почти в три раза превосходит бензин и природный газ. Согласно «Энергетической стратегии РФ» до 2035 года, к 2030 году Россия планирует занять 20% мирового рынка водорода.
Главная сложность сейчас — хранение и транспортировка. Традиционные методы подразумевают композитные баллоны под высоким давлением или криогенные резервуары с очень низкими температурами. Оба варианта дороги, требуют сложного оборудования и несут риски.
«Металлогидридный способ хранения — один из наиболее безопасных и технологичных способов. Идея нашей разработки в том, чтобы атомы водорода проникали и сорбировались экспериментальным сплавом, а когда нужно водородное топливо — оно бы выделялось при нагревании. Это безопасно, компактно и дешевле, чем существующие способы хранения. Но необходимо найти материал, который будет хорошо сорбировать водород и не разрушаться при многократном использовании», — рассказал Сергей Аникеев.
В основе разработки лежит интерметаллическое соединение Ti₂Ni, кристаллическая решетка которого содержит крупные пустоты, способные вмещать атомы водорода. Для этого материала известно шесть различных гидридных соединений, что дает высокий потенциал накопления. Свойства базового сплава ученые улучшают легированием: медь создает дополнительные дефекты, ускоряющие проникновение водорода, а хром повышает стабильность гидридов и защищает материал от разрушения при циклах работы.
К настоящему моменту в ТГУ методом литья уже получены образцы. В дальнейшем исследователи сравнят три технологии производства: классическое литье в индукционной печи, аддитивные методы с нанесением тонких пленок и обработкой электронным пучком, а также порошковую металлургию со спеканием порошков титана и никеля.
На следующем этапе во все варианты образцов введут водород электрохимическим способом в кислой, нейтральной и щелочной средах. Ученые будут варьировать плотность тока, время и температуру, чтобы определить оптимальные условия. Параллельно проверят коррозионную стойкость материала при многократных циклах сорбции-десорбции.
