Ученые Инженерной школы ядерных технологий Томского политехнического университета (ТПУ) разработали композитный материал на основе гидрида магния, который позволяет выделять водород при температуре 86 градусов Цельсия. Это в 4,5 раза ниже температуры десорбции из чистого гидрида магния, требующей нагрева до 393 °C.
Композит синтезирован из отечественного сырья — гидрида магния с добавлением наноразмерного никель-хромового порошка. По данным пресс-службы вуза, использование российской сырьевой базы позволило снизить себестоимость катализатора в три раза по сравнению с аналогами, содержащими дорогостоящий импортный лантан.
Почему снижение температуры десорбции критично для практики
Хранение водорода в связанном химическом виде считается наиболее эффективным методом, поскольку позволяет избежать громоздких баллонов высокого давления. Гидрид магния — распространенное соединение, содержащее около 7% водорода по массе, однако его высокая химическая стабильность до сих пор требовала экстремально высоких температур для извлечения газа.
Доцент Инженерной школы ядерных технологий Виктор Кудияров, один из соавторов исследования, отметил, что достигнутый порог в 86 °C открывает возможность использовать в качестве теплоносителя горячую техническую воду, доступную на крупных производственных предприятиях. Это делает процесс выделения водорода более экономичным и интегрируемым в существующую промышленную инфраструктуру.
Импортозамещение и стоимость компонентов
Традиционные катализаторы на основе лантана дороги из-за импортных компонентов. Томские ученые заменили лантан на доступные никель-хромовые порошки наноразмерного диапазона, что обеспечило синергетический эффект при взаимодействии с гидридом магния. Результат — трехкратное снижение стоимости материала при сохранении целевых характеристик десорбции.
Анализ химической связи между атомами и динамики взаимодействия позволяет группе Кудиярова синтезировать материалы с заранее заданными параметрами, подбирая оптимальные условия для выделения водорода.
Перспективы масштабирования
В настоящее время ученые ТПУ работают над созданием крупных систем хранения водорода на базе российского сырья, пригодных для массового производства. Проект реализуется при поддержке федеральных программ Минобрнауки «Молодежные лаборатории» и «Приоритет-2030» в рамках национального проекта «Молодежь и дети». Результаты работы опубликованы в научном журнале Hydrogen.
Внедрение доступного отечественного катализатора может сократить зависимость российской промышленности от импортных решений и упростить внедрение водородных технологий в энергетику и транспорт.