Просте рішення складної проблеми активації гідрофільних відкладень: «потрясіть і перемішайте» частинки порошку в планетарному млині – запропонували вчені з Військового технологічного університету.
Інженерам із матеріалів вдалося позбутися клопітного шару пасивного оксиду, який утворюється на поверхні гідрофільних сплавів. Цей шар, на думку наукового світу, перешкоджає першому поглинанню водню. Бригада факультету нових технологій і хімії ВТНУ видалила його шляхом інтенсивного перемішування самого порошку під тиском водню. У планетарному млині частинки стикалися і терлися одна об одну. Це активувало інтерметалеву фазу FeTi і дозволило її повністю гідрогенізувати. В результаті – свіжа поверхня піддалася впливу водню.
Це ще один крок до ефективного зберігання водню, напр. у транспортних засобах – йдеться в інформації на сайті університету. Щоб пояснити сенс свого відкриття, автори публікації окреслюють його історичний контекст.
ПРОБЛЕМАТИЧНЕ ПЕРШЕ ПОГЛИНАННЯ ВОДНЮ
Як пояснюють у серії «Кращі публікації», науковий світ давно шукав методи ефективного зберігання водню. В даний час в автомобільній промисловості масово використовуються балони високого тиску (350 і 700 бар). Однак водії та пасажири підсвідомо бояться пристроїв, які збирають газоподібне паливо під високим тиском.
Рішенням проблеми повинні були стати матеріали, що поглинають водень у твердій фазі – вони відомі ще з середини ХХ століття. Вони дозволяють при тиску в кілька бар зібрати більшу кількість цього газу в тому ж об’ємі, ніж балони.
Однак у них є серйозний недолік. Ці матеріали недостатньо місткі як за масою, так і за системою зберігання в цілому, занадто повільно поглинають і виділяють водень. Крім того, більшість із них вимагає тривалої та енергоємної активації. Іншими словами, неможливо здійснити перше поглинання водню без багатьох процедур, в т.ч відпал у вакуумі та в атмосфері водню при температурі 400 градусів Цельсія.
Встановлено, що основним винуватцем є пасивний оксидний шар. Він утворюється на поверхні гідрофільних сплавів і викликає перші проблеми з поглинанням. Тому дослідники багатьох центрів намагаються використовувати легуючі добавки або іншим чином модифікувати сплави, щоб не проводити складні активаційні технологічні обробки.
«Іноді це приносить результати, але завжди призводить до зниження максимальної ємності сплаву і, як правило, до подорожчання», – пояснюють науковці ВТУ.
ПРОСТИЙ ЗАСІБ ВІД ПРОБЛЕМ З ОКСИДНИМ ШАРОМ
«Якщо це правда, що пасивний шар на поверхні перешкоджає першому поглинанню водню, то позбавлення від цього шару шляхом механічного стирання в атмосфері водню дозволить свіжій поверхні піддаватися його впливу і, як наслідок, реагувати» – таку робочу гіпотезу висунув д-р Абхішек Кумар Пател, д-р англ. Даріуш Семяшко, PhD Eng. Julita Dworecka-Wójcik та dr hab. інж. Марек Поланскі.
Вони здійснили свій план, інтенсивно перемішуючи сам порошок під тиском водню в планетарному млині. Взаємне тертя частинок в результаті їх зіткнень було достатнім і активувало інтерметалідну фазу FeTi, як і очікувалося, дозволяючи її повне гідрування.
«Таким простим способом через кілька десятків років була вирішена проблема активації гідрофільних відкладень. Можна сказати, досить було струсити і перемішати», – підсумовують автори статті «Просто струсити або перемішати. Про найпростіше рішення для активація та гідрування сплаву для накопичення водню FeTi», яка опублікована в International Journal of Hydrogen Energy.
Дослідження проводились і будуть продовжені в рамках проектів OPUS Національного наукового центру.
Наука в Польщі, Кароліна Дущик
