מדענים מ- FEFU יחד עם עמיתים מאוסטריה, בריטניה, טורקיה, סלובקיה ורוסיה (NUST MISIS ואוניברסיטת מדינת מוסקווה) גילו כיצד להרוות שכבות דקות של כוסות מתכתיות במימן בטמפרטורת החדר. זה מרחיב באופן משמעותי את מגוון החומרים והשיטות הזולות, היעילות באנרגיה וביצועים גבוהים המתאימים לפיתוח אנרגיית מימן.
מאמר זה פורסם בכתב העת Journal of Power Sources. מדענים פיתחו מבנה ננו-אמורפי (זכוכית מתכתית המבוססת על FeNi), שניתן להשתמש בו באנרגיית מימן כאחסון ואחסון של מימן, כולל במערכות מיניאטוריות המופעלות על ידי מימן, כאשר אחסון כזה יכול להחליף סוללת ליתיום-יון.
מבחינה פונקציונלית, זכוכית מתכתית יכולה להחליף את הפלדיום היקר המשמש כיום במערכות מימן. לפיכך, המפתחים הגיעו לפתרון לבעיית ייצור התקני אחסון כדאיים מבחינה כלכלית, שהיעדרם הוא המכשול העיקרי להתפתחות אנרגיית מימן בקנה מידה תעשייתי.
"מימן הוא היסוד הכימי הנפוץ ביותר ביקום, מקור אנרגיה מתחדש נקי שיכול להחליף את הדלקים המשמשים כיום. עם זאת, אחסון מימן הוא אחת הבעיות הטכנולוגיות העיקריות. אחד החומרים המרכזיים המשמשים לאגירת מימן וקטליזה הוא פלדיום.
עלותו הגבוהה והזיקה המתונה שלה לחמצון או להפחתת סביבות בתנאים קיצוניים יוצרות חסמים גדולים לשימוש תעשייתי, - מסביר יורי איבנוב, פרופסור במחלקה למערכות מחשב בבית הספר למדעי הטבע של האוניברסיטה הפדרלית במזרח הרחוק, אחד מאוניברסיטת המזרח הרחוק. משתתפי מחקר.
- ניתן לפתור את הבעיה בעזרת כוסות מתכת, סגסוגות אטומות של מתכות אמורפיות שאין להן מבנה גבישי.
לסגסוגות אלה עמידות גבוהה יותר בסביבות תוקפניות בהשוואה לפלדיום גבישי, ועלותן נמוכה במידה ניכרת. בנוסף, בכוסות מתכתיות יש נפח אטומי חופשי, המרווח בין האטומים, המאפשר "להרוות" אותם עם מימן במידה הרבה יותר גדולה בהשוואה לחומרים בעלי מבנה גבישי ".
לדברי המדען, לזכוכית מתכתית יש פוטנציאל רב בתחום האנרגיה בשל המבנה האמורפי שלה והיעדר פגמים אופייניים למתכות פולי -קריסטליות (כגון גבולות גרעין), כמו גם עמידות גבוהה בפני חמצון וקורוזיה.
ייחודו של המחקר טמון בעובדה ששיטות אלקטרוכימיה שימשו להעשרת (הידרוגנציה) של כוסות מתכתיות במימן, ובמקביל לקבוע את יכולתן לספוג מימן.
שיטות סטנדרטיות להעשרת חומרים של מימן (ספיחת גז) דורשות טמפרטורות ולחצים גבוהים. זה, ראשית, מחמיר את המאפיינים של משקפיים מתכתיים, ושנית, באופן עקרוני, מגביל את מגוון החומרים הזמינים למחקר. בניגוד לספיחת גז, הידרוגנציה אלקטרוכימית מובילה לאינטראקציה של מימן עם פני השטח של אלקטרודת זכוכית מתכת המבוססת על FeNi בטמפרטורת החדר, כמו במקרה של פלדיום.
השיטה האלקטרוכימית המוצעת יכולה לשמש כחלופה לתגובת המצב הקבוע של גז-מוצק עבור סגסוגות בעלות קיבולת נמוכה או עם שיעורים נמוכים של "הספגה" / "שחרור" של מימן. מדענים הציעו גם רעיון חדש, המכונה "נפח יעיל", כדי לקבוע עד כמה יעילות כוסות מתכתיות לספוג ולשחרר מימן.
לשם כך, העובי וההרכב של אזור האינטראקציה של זכוכית מתכתית עם מימן יימדדו באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים ברזולוציה גבוהה וספקטרוסקופיית פוטואלקטרון רנטגן. מטרת המחקר העתידי של הקבוצה המדעית היא לפתח ולייעל קומפוזיציות זכוכית מתכתיות חדשות ליישומי אנרגיה ספציפיים. מוקדם יותר פיתחו מדעני החומרים מ- FEFU, קיימברידג '(בריטניה הגדולה) והאקדמיה הסינית למדעים שיטת "התחדשות" של משקפיים מתכתיים בתפזורת, המעניינים ביותר לשימוש מעשי.
הם נעשו גמישים יותר ועמידים בפני עומסים סופר -קריטיים. ניתן להשתמש במשקפיים מתכתיים משתנים במגוון יישומים, החל מאלקטרוניקה גמישה, מגוון חיישנים וליבות שנאי ועד שתלים רפואיים והגנה על לוויין.