Исследователи из Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ, Челябинск) достигли значительного прогресса в поиске материала для перспективных водородных хранилищ, предназначенных для транспортных средств.
Водородная энергетика: Вызовы хранения
Водородная энергетика активно развивается, предлагая эффективную и экологически чистую альтернативу. Однако ключевой вопрос – создание безопасных и компактных хранилищ для транспортировки больших объемов водорода. Текущие решения (сжижение и хранение под давлением) не отвечают требованиям.
Твердотельные решения – путь Южно-Уральского университета
Специалисты Института естественных и точных наук ЮУрГУ сосредоточились на разработке материалов для инновационных твердотельных водородных аккумуляторов. Фокус – на углеродных наноматериалах как эффективной основе.
Хотя такие материалы просты в производстве и обладают высокой стабильностью, они плохо связывают водород. Решение, предложенное учеными, – добавление на поверхность углеродного материала активных сорбционных центров, в частности, легирование литием.
Карбин и Литий: Идеальный дуэт для удержания
Основа материала – прочные карбиновые нити с огромной площадью поверхности, но с ограниченной способностью удерживать H2 при обычных температурах. Профессор Валерий Бескачко объясняет:"Атомы лития прекрасно связываются как с карбином, так и с водородом. Образующийся комплекс 'карбин-литий-водород' остается стабильным именно в условиях эксплуатации оборудования"."Литий, по сути, служит надежным 'клеем' для молекул водорода, который карбин сам удержать не в состоянии", – подчеркивает профессор Бескачко.
Моделирование подтверждает успех
Сомнения относительно эффективности литированного карбина сменились уверенностью: вычислительные эксперименты продемонстрировали его отличные сорбционные свойства и способность накапливать необходимые объемы водорода. Исследования проводились с использованием суперкомпьютерных мощностей ЮУрГУ и партнеров в Швеции.
Соавтор исследования, аспирант Екатерина Аникина, делится вдохновляющим результатом: "В итоге компьютерного анализа подтверждена привлекательность легированного карбина как материала для хранилищ водорода. Это указывает на необходимость его синтеза в лабораторных условиях". Результаты опубликованы в престижном журнале Sustainable Energy and Fuels.
Компьютерные расчеты – проводник к будущим экспериментам
Работа ученых ЮУрГУ служит ориентиром для практических изысканий. Она наглядно демонстрирует, как суперкомпьютерное моделирование открывает путь к разработке новых материалов с уникальными свойствами, заслуживающих пристального внимания экспериментальных лабораторий.
