Группа ученых ядерного университета МИФИ разработала проект, который предлагает использовать для безопасного хранения водорода двумерный карбид лития. Это вещество легко поглощает газ при его подаче, а при снижении давления или нагреве высвобождает. Таким образом, разработка позволяет решить проблему взрывоопасности и открывает новые возможности для развития водородной авиации.
Главным «кандидатом» на роль экологически чистого топлива будущего стал водород. Он не дает вредных выбросов, легкий и доступный. Проблема связана с тем, что хранить его надо в тяжелых металлических емкостях под огромным давлением или при температурах, близких к абсолютному нулю. К тому же водород в таком виде чрезвычайно взрывоопасен.
Ученые предложили использовать для хранения водорода двумерные, толщиной в один атом материалы на основе лития. Лучше всего себя зарекомендовал карбид лития Li3C. С точки зрения физики, литий в Li₃C работает как «липучка». У атома лития есть свободные орбитали, которые с легкостью принимают электроны от водорода. В результате квантово-механических расчетов оказалось, что атом лития получает часть электронной плотности при контакте с водородом, то есть действительно происходит перенос заряда, водород поляризуется и притягиваются к литию. При этом температура обратного процесса, протекающего с выделением водорода, близка к комнатной. Это значит, что бак с таким материалом будет работать без дополнительного подогрева или охлаждения, а водород выходить при простом открытии вентиля.
Результаты исследований показали: что при давлении 10 – 20 атмосфер и обычной температуре Li₃C удерживает почти весь водород. Стоит снизить давление – отпускает. Идеально для топливного бака.
Еще одно важное преимущество предложенного материала – он невероятно легкий. Благодаря этому, по мнению исследователей, новая технология потенциально позволит отказаться от традиционных топливных баков в самолетах. Их функцию смогут выполнять элементы конструкции – например, детали крыла и фюзеляжа, способные выступать в роли хранилища энергетически емкого вещества и фактически «пропитываться» водородом.
Мона Платонова.
Фото Сергея Киселева / агентство «Москва»
