Учёные Томского политехнического университета в составе международной коллаборации создали композитный материал для хранения водорода в твёрдом виде. В основе разработки — синтезируемые авторами двумерные наноматериалы MXene (максены). Об этом сообщили в пресс-службе вуза.
Исследователи применили метод влажного смешивания, который сохраняет структуру каталитического материала и подходит для масштабирования.
Зачем это нужно
Водород считается перспективным энергоносителем, но его широкое внедрение сдерживается сложностями безопасного и эффективного хранения. Сжатие и сжижение требуют высоких энергозатрат и несут риски, поэтому учёные всё чаще обращаются к гидридам. Гидрид магния привлекателен, но отличается высокой температурой дегидрирования (свыше 300 °C) и медленной кинетикой.
Что сделали и что получили
Томские учёные получили композит на основе гидрида магния с добавлением максенов на основе карбида титана. Ключевое преимущество — простой метод влажного смешивания в изопропаноле, который равномерно распределяет нанолисты MXene на поверхности частиц, сохраняя их структуру и активные группы.
Эксперименты показали, что добавление всего 6 мас.% максенов снижает температуру начала дегидрирования с 325 °C до 218 °C. Энергия активации десорбции водорода уменьшилась с 189 кДж/моль до 70 кДж/моль для композита. Соавтор исследования Сунь Ичэнь отметил, что это ниже показателей многих аналогов, полученных более энергоёмкими методами.
Композит с 6 мас.% максенов показал стабильность в пяти циклах сорбции и десорбции и обратимую водородную ёмкость более 6 мас.% — у чистого гидрида магния она составляет порядка 7,6 мас.%.
Руководитель проекта Егор Кашкаров отметил, что в синтезируемых максенах можно формировать нужные каталитически активные группы, а метод не использует высокоэнергетические процессы, поэтому проще для масштабирования.
Учёные планируют расширенные циклические испытания для оценки долговременной стабильности и изучения механизма каталитического действия. В исследованиях участвовали сотрудники ТПУ, федерального университета Санта-Катарины (Бразилия) и университета Фридриха-Александра Эрлангена-Нюрнберга (Германия).