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) - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S036031992405095X.
"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:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S036031992405095Xhttps://misis.ru/news/9702/