Инновационный наноматериал, поглощающий рекордное количество водорода и перспективный для производства накопителей энергии нового поколения, представили исследователи НИТУ МИСИС, Aramco Innovations (Москва) и EXPEC Advanced Research Center (Саудовская Аравия). Из легкого, безопасного и прочного материала можно создавать портативные аккумуляторы для электромобилей, систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и других изделий.
Водородная энергетика — это экологически чистая альтернатива традиционной углеводородной. Одна из основных проблем, которую необходимо решить для перехода к топливу на основе водорода — найти эффективный и безопасный способ его хранения и транспортировки.
Пористые материалы наиболее перспективны для создания энергоемких портативных батарей нового поколения. На данный момент самой большой емкостью для удержания водорода обладают металлоорганические каркасы (МОК), однако они дорогие в производстве. Доступной альтернативой являются углеродные материалы, например активированный уголь, но он поглощает в два раза меньше водорода, чем МОК при тех же условиях. Кроме того, при его производстве происходит большой выброс диоксида углерода, что вредно для окружающей среды.
Ученые предложили новый подход к созданию материалов с высоким поглощением водорода — создание дефектов в структуре. Они показали, что гексагональный нитрид бора — «белый графит» — при добавлении кислорода и углерода обладает высокой сорбцией: наноматериал BNCO поглощает почти в 3 раза больше водорода, чем МОК. Подробности исследования представлены в научном журнале International Journal of Hydrogen Energy (Q1).
«Раньше считалось, что сорбция водорода тем больше, чем больше удельная поверхность материала. Мы выяснили, что есть еще один параметр, влияющий на поглощение водорода — атомные вакансии, т. е. дефекты структуры. Для создания таких дефектов мы синтезировали наночастицы нитрида бора вместе с атомами углерода и кислорода, а затем удалили часть этих атомов из структуры путем обработки в водороде при высокой температуре», — рассказал к.ф.-м.н. Андрей Матвеев, старший научный сотрудник научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.
Новый метод не требует дорогих реактивов и не приводит к выбросу углекислого газа. Технология позволяет масштабировать процесс для промышленного производства. Ученые планируют продолжить исследования для повышения сорбции водорода.
Источник : Пресс-служба НИТУ МИСИС
