Технологии

Водород в углеродных наноструктурах для аэрокосмических аппаратов

Водород в углеродных наноструктурах для аэрокосмических аппаратов

Ученые ЦНИИчермет им. И.П. Бардина в рамках проекта РФФИ изучают взаимодействие атомарного водорода с углеродными нано- и микроструктурами. Реализация проекта станет важным шагом по развитию чистой энергетики для аэрокосмических аппаратов.

Работа космических аппаратов, самолетов и беспилотников на водородном топливе безопасна для природы – это экологически чистый энергоноситель. Но хранить и транспортировать водород в газообразном состоянии сложно (в композитных резервуарах под высоким давлением), а в виде криогенной жидкости – затратно. Более выгодно и безопасно – в твердом виде, интеркалируя водород высокой плотности в углеродные наноструктуры.

В рамках гранта РФФИ ученые ЦНИИчермет им. И.П. Бардина исследуют взаимодействие водорода с мультислойными графеновыми структурами (в т.ч. «графеновой бумагой»), «расширенным» наноструктурированным графитом, графитовыми нановолокнами, многослойными углеродными нанотрубками и углеродными лукообразными наноструктурами. Это поможет определить эффективные способы хранения водорода для использования в топливных элементах в летательных аппаратах.

Водород в углеродных наноструктурах для аэрокосмических аппаратов

Водород в наноструктурах

Чтобы изучить характеристики и механизмы сорбции и интеркаляции водорода в углеродных нано- и микроструктурах, ученые гидрировали их в водородной плазме и в установке с «надтепловыми» атомами водорода. В ходе исследования раскрыли физику изучаемых процессов и развили эффективную методику «обработки» и анализа термодесорбционных спектров водорода для углеродных образцов с применением только одной скорости их нагрева. Также получила развитие термодинамическая теория эффекта Курдюмова (термоупругое равновесие фаз для сталей) и водородного спилловер-эффекта, проявляющихся при интеркаляции водорода высокой плотности в наноуглеродные структуры.

Ученые проведут термодинамическое изучение большого массива экспериментальных данных различных авторов о диффузии, сорбции и интеркаляции водорода в эпитаксиальных графенах и определят энергетические характеристики механизмов химических взаимодействий водорода с поверхностями и границами раздела в наноуглеродных системах. Результатом исследований должно стать создание фундаментальной основы для развития прорывной технологии эффективного и безопасного хранения водорода в углеродных наноматериалах. Предстоит определить перспективы ее применения в топливных элементах в аэрокосмических аппаратах.

Водород в углеродных наноструктурах для аэрокосмических аппаратов

Самолет на водородных топливных элементах

ГНЦ ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина» подведомственное учреждение Минпромторга России, комплексный научно-исследовательский центр по созданию металлургических технологий и металлических материалов. ЦНИИчермет разработал 500 но-вых марок сталей и сплавов и 300 прецизионных сплавов. Институт — правообладатель 74 патентов на изобретение и 5500 ТУ.

По материалам

naukatehnika.com

Смотреть полностью

Похожее

Back to top button
Close
Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker