Водородная энергетика считается одним из перспективных направлений развития техники. Водород не дает вредных выбросов, его много, он легкий. Но есть проблема: как его хранить? Для хранения водорода нужны тяжеленные баллоны под огромным давлением или при температуре, близкой к абсолютному нулю. Ни то, ни другое не подходит ни для самолета, ни для автомобиля. Что же делать? Ответ ищут материаловеды и физики по всему миру. Одно из перспективных решений предложили сотрудники НИЯУ МИФИ аспирант Александр Яковлев и профессор Константин Катин. Они исследовали, как ловить молекулы водорода с помощью лития. Литий — самый легкий металл. И это его главное преимущество. Если мы хотим накапливать водород, нам нужен материал, который сам мало весит. Ведь топливный бак — это часть веса самолета или машины. Раньше ученые пытались «насыпать» атомы лития поверхность разных материалов — графена, карбида кремния и других. Но здесь возникла проблема: атомы металла не хотят равномерно распределяться по поверхности. Они собираются в комочки, как ртуть, и эффективность падает. В основе исследования сученых МИФИ лежит идея использовать литий не в качестве добавки, а в качестве основы, в которой атомы лития расположены идеально благодаря структуре кристалла? Исследователи взяли пять кандидатов — плоские, толщиной всего в один атом, материалы на основе лития. У таких кристаллов огромная поверхность, так что водороду есть где разместиться. Четыре из них отсеялись один за другим. В литиевой «соде» (LiOH) на практике молекулы водорода на ней почти не держатся. Притяжение слабее, чем требуется, в семь раз. Если и удавалось «приклеить» водород, то так крепко, что обратно он уже не отрывался — вместо водорода получалась вода. Оксиды лития показали себя лучше, но тоже были не идеальным вариантом. Одна из форм (H-Li₂O) оказалась нестабильной — контакт с водородом разрушал материал. Другая форма (T-Li₂O) вела себя достойно, но энергия связи с водородом была ниже необходимого порога. Ученые попробовали растянуть и сжать материал, добавлять лишние атомы лития для лучшего взаимодействия — ничего не помогло. Когда надежда почти угасла, на сцену вышел карбид лития — Li₃C. Его атомарная структура представляет собой плоскую решеткц, где атомы углерода окружены атомами лития. И тут случилось то, чего ждали: молекулы водорода прилипали с нужной силой — не слишком слабо, чтобы не улетучиться, и не слишком крепко, чтобы их можно было потом использовать как топливо. Оптимальная энергия связи для хранения водорода — около 150–300 мэВ (электрон-вольт, единица измерения энергии в мире атомов). У Li₃C получилось 228 мэВ. Идеально! Но главное — вес. Материал содержит много лития и не так много углерода, поэтому он легкий. На каждый килограмм такого «губчатого» листа можно накопить почти 60 граммов водорода. А если постараться — все 80. Для сравнения: современные баллоны высокого давления дают около 40–50 граммов на килограмм веса системы. С точки зрения физики, литий в Li₃C работает как «липучка». У атома лития есть свободные орбитали, которые с удовольствием принимают электроны от водорода. Водород — скромный донор, но всё-таки он делится электронной плотностью, и возникает слабая электрическая связь. Не химическая связь, как в молекуле, а физическая адсорбция — как капля росы на листе. Ученые проверили это с помощью квантово-механических расчетов. Оказалось, что атом лития получает часть электронной плотности при контакте с водородом — значит, действительно происходит перенос заряда. Водород поляризуется и притягиваются к литию. Самое интересное — температура. Водород должен выходить из «ловушки» при нагревании. Для Li₃C температура десорбции (отпускания водорода) оказалась близка к комнатной. Это значит, что бак с таким материалом будет работать без дополнительного подогрева или охлаждения. Просто открывай вентиль — и водород выходит. Ученые рассчитали, как будет вести себя материал при разных давлениях и температурах. Графики показали: при давлении 10–20 атмосфер и обычной температуре Li₃C удерживает почти весь водород. Стоит снизить давление — отпускает. Идеально для топливного бака. Авторы исследования скромно называют Li₃C «перспективным материалом для водородной авиации». Именно там каждый килограмм на счету. Возможно, через 10–20 лет баки пассажирских лайнеров будут заполнены не керосином, а такими «литиевыми листами». Исследование опубликовано в авторитетном научном журнале International Journal of Hydrogen Energy....
Сообщает android-robot.com
Поделиться новостью:
Топ новости часа
Топ новости часа- Соцсеть «ВКонтакте» запустила групповые видеозвонки...
- Компания Apple зарегистрировала 9 новых моделей iPhone...
- В первой половине 2025 года Контактный центр Azercell принял более 2,5 миллиона обращений...
- Можно ли использовать домашний адрес как юридический?...
- Почему стоит выбрать интернет-магазин косметики Romanovamakeup?...
- Официальный визит президента ОАЭ Мухаммеда Аль Нахайяна в Россию завершен...
20:56, 07 Авг Определен главный фаворит BLAST Premier: Spring Final 2023 Одним из последних соревнований в истории киберспортивной дисциплины CS:GO, наряду с «мейджором» в Париже, станет турнир BLAST Premier: Spring Final 2023. Этот «ивент» с участием восьми лучших команд мира по «контрстрайку» запланирован на 7-11 июня ...
09:56, 13 Окт Пашков о селекции клубов КХЛ: «У нас двойные стандарты – Буше или Гру балуют трансферами, Епанчинцев попал под раздачу. У «Металлурга» – самый перспективный путь» – Сейчас в КХЛ вижу два основных направления в селекционной работе. Первое – ставка на российских игроков, на школу. Самые яркие представители этого направления – «Металлург» и «Локомотив», а в предыдущие годы по этому пути шел, например, СКА. Второ...
17:13, 19 Янв Правильный выбор днища колодца — это важный этап строительства, который нельзя игнорировать При строительстве инженерных сооружений, связанных с водоснабжением, канализацией или дренажными системами, особое внимание уделяется каждому конструктивному элементу. Колодцы используются в частном и промышленном строительстве, на коммунальных сетя...
05:56, 09 Сен На Сахалине будут готовить кадры для беспилотной авиации В Сахалинской области формируют комплексную систему подготовки специалистов для отрасли беспилотной авиации. Образовательные программы включают курсы для школьников со второго класса и профильное обучение в высших учебных заведениях.Инициатива соотв...
17:56, 01 Июн Ростех и ведущие вузы усилят сотрудничество в авиации и машиностроении Госкорпорация «Ростех» и ведущие российские вузы договорились о дальнейшем развитии сотрудничества в авиационной и машиностроительной сферах. Эти вопросы обсудили на стратегическом диалоге, в котором участвовали более 40 представителей корпорации, в...
06:56, 01 Дек Китайских туристов привлекли в Шушенское при развитии авиации — туроператоры Туристические маршруты, основанные на исторической памяти и культурном наследии, постепенно становятся одним из наиболее заметных трендов в путешествиях по России. Интерес иностранных гостей к подобным направлениям тоже растёт, особенно когда речь и...
12:56, 22 Дек Китай запустил первый роторный двигатель высокой мощности для низковысотной авиации Компания Harbin Dongan Auto Engine, дочернее предприятие Changan Automobile Group, 19 декабря сообщила об успешном первом запуске прототипа R05E – первого в Китае роторного двигателя высокой мощности. Двигатель разрабатывается для использовани...
01:56, 19 Май Прорыв в китайской авиации: новый турбовентиляторный двигатель прошёл приёмочные испытания Силовая установка тягой 1000 кгс показала соответствие всем параметрам и готовится к применению в беспилотной авиацииJiangxi Zhongfa Tianxin Aero Engine Technology сообщила о завершении приёмочных испытаний турбовентиляторного двигателя тягой 1000 к...
06:56, 19 Май На Уральском заводе гражданской авиации снова сменили руководителя. Это второй гендиректор за год Уральский завод гражданской авиации (УЗГА), разработчик самолета «Байкал», получил нового генерального директора. 15 мая должность занял Олег Доценко, специалист по двигателестроению. Он сменил экс-главу «Сухого» Игоря Озара, который проработал на п...
04:56, 10 Июн Новая методика МАИ ускорит поиск дефектов в композитах для авиации ракет в тысячи раз Инженеры МАИ разработали автоматический алгоритм, который по данным рентгеновского 3D-сканирования и электронной микроскопии находит трещины и расслоения в композитных материалах. Обработка занимает минуты вместо дней и недель ручного анализа, а точ...
22:56, 30 Май Стена рухнула без грохота: испытания в США радикально изменили будущее мировой авиации Представьте, что вы решили пробить стену головой. Если стена бетонная — будет больно и громко. Если это звуковой барьер — больно будет всем в радиусе десяти километров. Именно поэтому сверхзвуковые самолеты десятилетиями маринуют на задворках истори...
10:56, 22 Окт Прорыв в защите будущего: молодые учёные Росатома создают новые материалы для авиации и космоса На мероприятии-спутнике V Конгресса молодых учёных "Цепная реакция успеха", прошедшем с 5 по 7 октября в Академии Маяк им. А. Д. Сахарова (Нижний Новгород), Госкорпорация "Росатом" вручила премии в области науки и инноваций молодым специалистам отра...
12:56, 25 Апр Piaggio Aerospace получила первый заказ на модернизированный P.180 Avanti NX: самолёты оснастят модулями для санитарной авиации Итальянский авиастроительный концерн Piaggio Aerospace, материнской компанией которого является турецкая Baykar, получил первый заказ на поставку двух экземпляров модернизированного турбовинтового самолёта нового поколения P.180 Avanti NX. Соглашени...
07:56, 05 Окт Качественный расходный материал, для вентиляции зданий Все мы стараемся сделать нашу жизнь комфортной, это особенно касается жилья. Сейчас очень сложно представить жизнь без кондиционера, особенно в жару. Для того, что система кондиционирования и вентиляции работа исправно за ней нужно ухаживать и во вр...
08:56, 11 Сен В России разработали материал для компактных экогенераторов В Минобрнауки РФ сообщили, что учёные Новгородского университета создали материал для перспективных источников энергии, позволяющий разрабатывать малогабаритные и экологически чистые генераторы. Разработка основана на магнитоэлектрических элементах,...
07:56, 13 Ноя В России создали материал для захоронения радиоактивных отходов Учёные из Дальневосточного Федерального Университета (ДВФУ) в сотрудничестве с коллегами из Курчатовского института и Национальной академии наук Беларуси разработали материал для безопасного захоронения радиоактивных отходов.Отечественная технология...
23:56, 26 Май NASA создало материал для работы с расплавленным реголитом NASA сообщило о создании жаропрочного материала, который сохраняет прочность при контакте с расплавленной лунной пылью. Разработку в центре имени Джона Гленна в Кливленде рассматривают как возможную основу для установок, которые будут перерабатывать...
05:56, 19 Май Самый скользкий материал в мире подсмотрели у растения-убийцы Ученые скопировали ловушку хищного растения и создали самый скользкий материал в мире Самый скользкий материал в мире это не лед и даже не использовавшийся в сковородках тефлон. Ученые придумали покрытие, подсмотренное у хищного тропического растени...
14:56, 17 Май Новый материал для солнечных ячеек удерживает горячие электроны 5 нс Учёные из Национальной лаборатории Роки-Маунтинс заявили, что научились удерживать «горячие электроны» в системе на основе кремния примерно 5 наносекунд. Для солнечной энергетики это почти вечность: в обычном кремнии такие возбуждённые носители теря...
19:56, 11 Мар В Красноярском крае создали материал, выдерживающий до –40°С для стройки в Заполярье Учёные Сибирского федерального университета (СФУ) разработали битумно-полимерную мастику, устойчивую к сорокаградусным морозам. Материал предназначен для гидроизоляции и защиты фундаментов, фасадов, кровли, а также дорожной и нефтедобывающей инфраст...
11:56, 25 Окт Российские ученые создали устойчивый материал для рентгеновских томографов Российские ученые разработали новый люминесцентный материал на основе шестиядерного кластерного комплекса молибдена. Он способен ярко светиться под воздействием рентгеновских лучей и при этом сохраняет стабильность даже в экстремальных условиях — пр...
21:56, 14 Авг Новосибирские учёные создали материал против статического электричества В пресс-службе Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) сообщили, что учёные вуза разработали композитный материал на основе углеродных нановолокон, способный эффективно защищать от статического электричества. Покрытие предна...
02:56, 04 Дек Сталь марки 45Х: надежный конструкционный материал для ответственных узлов Сталь марки 45Х востребована там, где важны высокая прочность, износостойкость и устойчивость к ударным нагрузкам. Это материал, который позволяет создавать долговечные детали без неоправданного утяжеления конструкции — именно поэтому его выбирают и...
07:56, 25 Май «Святой Грааль» авиации близок к первому полету: Otto Aerospace завершила предварительный анализ проекта пулевидного реактивного самолета Phantom 3500 У которого нет иллюминаторовАмериканская компания Otto Aerospace (ранее известная как Otto Aviation) объявила об успешном завершении этапа предварительного анализа проекта (Preliminary Design Review, PDR) своего нового сверхэффективного бизнес-джета...
05:56, 27 Май В NASA открыли уникальный материал для работы с расплавленной лунной пылью Новый жаропрочный состав на основе оксида скандия может стать основой для добычи ресурсов на Луне и создания сверхлёгких покрытий для авиации и космосаВ Исследовательском центре NASA имени Джона Гленна (Кливленд) создан новый материал, способный выд...
08:56, 12 Июн В России создали материал, удваивающий ёмкость аккумуляторов для гаджетов и электромобилей Исследователи Дальневосточного федерального университет (ДВФУ) с коллегами из России и зарубежья синтезировали катодный материал на основе фосфата ванадия лития с углеродным покрытием. Ёмкость аккумуляторов выросла в два раза, а ресурс сохранился на...
16:56, 27 Мар Cоздан «умный» материал, который лечит кости и борется с раком В НИЯУ МИФИ представили разработку, которая может совершить революцию в восстановительной хирургии. Студентка третьего курса Маргарита Керученко синтезировала уникальный композитный материал на основе фосфата кальция. Он не только замещает удаленные...
13:56, 26 Мар Красноярские учёные создали биоразлагаемый материал из кильки и конопляных волокон Исследователи Красноярского научного центра СО РАН разработали экологичные композитные материалы на основе биополимера полигидроксиалканоата (ПГА) и растительных отходов. Для получения полимера использовали жир из отходов переработки балтийской киль...
02:56, 26 Фев Ключ к этому технологическому прорыву — заставить ДНК, биологический материал, работать с электроникой ДНК, генетический код каждого живого организма, является самым эффективным механизмом хранения данных в природе, способным хранить около 215 миллионов гигабайт данных на грамм. Применение этой емкости в электронике могло бы значительно повысить эффе...
07:56, 08 Авг Японский учёный изобрёл энергогенерирующий материал из избыточного тепла человеческого тела Пластины с датчиками могут решить проблему нехватки энергоресурсов, считает Тору Сугахара. Японский учёный префектуры Осака изобрели энергогенерирующий материал из избыточного тепла человеческого тела. Инновационность разработки в том, что около 200...
14:56, 20 Мар Учёные КБГУ создали многоразовый материал для очистки воды от бактерий и вирусов Исследователи Кабардино-Балкарского госуниверситета (КБГУ) вместе с коллегами из ИНХС РАН разработали полимерную мембрану на основе полифениленсульфона, которая выдерживает более 300 часов обработки паром. Это позволяет использовать её многократно, ...
15:56, 31 Авг «Нержавеющая сталь — удивительный материал». Илон Маск объяснил выбор для Starship SpaceX, компания Илона Маска, сделала выбор в пользу нержавеющей стали вместо алюминия для конструкции космического корабля Starship. Основная причина — устойчивость материала к экстремальным условиям. Алюминий подвержен плавлению из-за высоки...
15:56, 25 Авг В России создали материал, который скоро появится в двигателях самолётов и ракет. И он изменит всё Что будет, если скрестить прочность керамики с пластичностью металла, а затем проапгрейдить это всё цирконием? А вот наши учёные не стали гадать и сделали это, получив материал, который не боится даже адского пламени. Как это может изменить наши сам...
10:57, 22 Янв При выборе кольца важно учитывать несколько факторов: размер, стиль, материал и назначение украшения Кольцо по праву считается одним из самых любимых и значимых ювелирных украшений во все времена. Его носят как символ любви, верности, статуса или просто как стильный аксессуар, подчёркивающий индивидуальность владельца. На протяжении веков кольца не...
02:56, 30 Дек «Умный» композитный материал сочетает в себе прочность керамики и гибкость металла для крупномасштабного производства Еще со времен работы в постдокторантуре Массачусетского технологического института Ханг Ю, доцент кафедры материаловедения и инженерии, боролся с проблемой создания керамики с эффектом памяти формы, которую можно было бы производить в больших масшта...
13:56, 20 Мар Бетон и кирпич больше не котируются - дачники нашли другой материал для садовых дорожек: без трещин, луж и скольжения ПроГородСад — это место, где хочется отдыхать и чувствовать себя комфортно. Чтобы прогулки между грядками и работа в теплице были в радость, стоит позаботиться о покрытии для дорожек. Все больше дачников выбирают резиновую плитку — практичный и удоб...
01:56, 09 Июн Пленка и поликарбонат больше не в моде: сейчас на материал для теплиц новый тренд — куда надежнее и удобнее Фото редакции "Pro Город Пенза" Любой опытный дачник знает: урожай наполовину зависит от того, насколько грамотно устроена теплица. Но выбор материала для покрытия часто превращается в мучительный компромисс. Плёнка: дёшево и сердито Плёнка стоит не...
17:56, 05 Дек Виниловые обои - это прошлый век: клеим другой долговечный материал: у дизайнеры ожидают новый тренд в сезоне 2026 Прогород Пришло время списать виниловые обои в утиль. Не в буквальном смысле, конечно, но их эра как безусловного фаворита подходит к концу. На сцену выходит материал, который дизайнеры уже вовсю используют в проектах, а к 2026 году называют главным...