Вчені розробили новий матеріал для ефективних і безпечних систем зберігання водню
Вчені та інженери з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго розробили структуру і виготовлено дослідні зразки нових керамічних матеріалів, які можуть використовуватися в системах ефективного і безпечного зберігання водню. Ці матеріали являють собою складну суміш гескаборида кальцію, гексаборида стронцію і барію, але найголовнішим досягненням вчені вважають структуру матеріалу, розроблений ними простий і недорогий метод отримання керамічного матеріалу, заснований на технології високотемпературного синтезу шляхом спалювання (combustion synthesis).
Проблема безпечного зберігання водню стає все більш важливою у міру поширення водневих паливних елементів, які виступають в якості джерела енергії для автомобілів, літальних апаратів і роботів. Але забезпечити зберігання водню, найлегшого елементу періодичної системи, досить важко з технічної точки зору. Для ефективного зберігання водень потрібно стискати до величезного тиску, в таких умовах він досить добре просочується навіть крізь товсті стінки герметичних металевих резервуарів високого тиску. Тому більш придатним для використання методом зберігання водню є його зберігання в зв'язаному стані, коли він зберігається в обсязі спеціального поглинаючого матеріалу і може бути витягнутий звідти по мірі необхідності.
Дослідження, спрямовані на створення нових матеріалів, здатних поглинати велику кількість водню, що є частиною більш масштабного проекту, що фінансується американським Науковим фондом, в якому задіяні вчені з Каліфорнійського університету, університету Альфред (Alfred University) і університету Невади.
Розроблений метод отримання керамічних матеріалів шляхом високотемпературного спалювання більш швидкий і більш простий, ніж традиційні методи отримання таких матеріалів. Бор змішується з нітратами металів і органічним паливом. Суміш поміщається в піч, де вона нагрівається до температури близько 400 градусів за шкалою Цельсія при якій відбувається самозаймання органічного палива. Виділяється при горінні палива і нітратів тепла вистачає для підтримання відбувається реакції, в результаті якої виходить складне керамічне з'єднання.
Одержуване керамічне з'єднання представляється собою кубики прозорого матеріалу різних розмірів, у вузлах кристалічної решітки якого знаходяться атоми бору. Накачування кристалічної решітки воднем призводить до того, що атоми водню витісняють атоми кальцію, стронцію і бору з комірки кристалічної решітки. При подальшому відборі зберігається водню з кристалічної решітки матеріалу, який активізується підвищенням температури, витиснені атоми повертаються на свої місця і матеріал стає готовим до поглинання чергової порції водню.
"Це дуже простий і надійний процес" - розповідає Олівія Грэев (Olivia Graeve), професор Каліфорнійського університету, яка вже отримала міжнародне визнання як провідного фахівця по розробці матеріалів для зберігання водню - "Тепер нам залишилося тільки провести додаткові дослідження, які дозволять з'ясувати довговічність керамічного матеріалу і деякі інші його властивості".