​Ученые Томского политехнического университета разработали новую технологию получения кубического карбида вольфрама высокой чистоты. Этот перспективный материал может заменить дорогие платиновые катализаторы для получения водородного топлива и тем самым снизить его стоимость. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compounds (IF: 4,65; Q1). Подробнее о работе томских политехников рассказали журналисты федерального агентства РИА Новости.
 
Водород широко применяется в нефтепереработке и производстве удобрений. Кроме того, это перспективное экологичное топливо, которое при сгорании высвобождает большое количество энергии и образует воду без выделения каких-либо вредных газов. Преимущества использования водорода очевидны, однако для полномасштабного внедрения водородных технологий в энергетику ученым и инженерам предстоит решить еще много задач. Одна из них — снизить стоимость получения водорода. Она остается высокой в том числе потому, что в технологии используются катализаторы из металлов платиновой группы.
 
Перспективный материал для применения в этой сфере — кубический карбид вольфрама высокой чистоты. Его очень сложно получить в обычных условиях: для синтеза нужна температура около 3000°С и высокая скорость охлаждения. Коллективу ученых под руководством профессора отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Александра Сивкова удалось получить этот материал высокой чистоты (до 95 %) благодаря уникальной установке, разработанной в политехе.
 
Речь идет о коаксиальном магнитоплазменном ускорителе. Он позволяет достичь высокой температуры и стремительного охлаждения при помощи сверхбыстрых плазменных струй. В качестве исходных материалов используются доступные и относительно дешевые порошки вольфрама и технического углерода, которые предварительно помещаются в ускоритель. При истечении плазменной струи в рабочую камеру исходные порошки в ходе плазмохимической реакции превращаются в кубический карбид вольфрама.
 
По словам доцента отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Ивана Шаненкова, особенности плазмодинамического синтеза (создание сверхбыстрых плазменных струй более 3 км/с, высокая скорость охлаждения, импульсный характер процесса длительностью менее 1 мс) позволяют формировать наноразмерные (менее 70 нм) частицы кубического карбида вольфрама в углеродных оболочках.
 
«Такие структуры успешно применяются в реакции получения водорода из воды посредством электрокатализа. Это позволит минимизировать использование редких и дорогостоящих благородных металлов платиновой группы», — рассказал Иван Шаненков.
 
Он отметил, что задачей синтеза композитных материалов на основе кубического карбида вольфрама занимаются несколько научных коллективов по всему миру. Разработка плазмодинамического метода синтеза позволила преодолеть большинство ограничений, связанных с возможностью получения этого материала. Ученые ТПУ совместно с исследователями из Цзилиньского университета и университета Циндао (Китай) подтвердили высокий потенциал применения материала для электрокаталитического получения водорода.
 
В ближайшем будущем ученые планируют научиться управлять характеристиками материала, чтобы еще больше повысить каталитическую активность материала и полностью отказаться от использования дорогостоящих благородных металлов.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда. 

Источники

Водородное топливо станет дешевле благодаря российским ученым
Gazeta-News (gazeta-news.ru), 13/10/2020
Водородное топливо станет дешевле благодаря российским ученым
РИА Новости, 13/10/2020
Водородное топливо станет дешевле благодаря российским ученым
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 13/10/2020
Ученые ТПУ разработали технологию получения более дешевых катализаторов для синтеза водорода
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 13/10/2020
Водородное топливо станет дешевле благодаря российским ученым
НОД (rusnod.ru), 13/10/2020
Водородное топливо станет дешевле благодаря российским ученым
Региональная энергетика и энергосбережение (energy.s-kon.ru), 13/10/2020
Ученые ТПУ разработали технологию получения более дешевых катализаторов для синтеза водорода
Национальная ассоциация нефтегазового сервиса (nangs.org), 13/10/2020
Водородное топливо станет дешевле благодаря российским ученым
Национальная ассоциация нефтегазового сервиса (nangs.org), 13/10/2020
Томские ученые разработали технологию получения бюджетного катализаторов для синтеза водорода
Томский обзор (obzor.city), 13/10/2020
Томские ученые разработали технологию получения бюджетного катализаторов для синтеза водорода
Gorodskoyportal.ru/tomsk, 13/10/2020
Водородное топливо станет дешевле благодаря российским ученым
Война и мир (warandpeace.ru), 13/10/2020
Томские ученые нашли способ получения дешевых катализаторов для синтеза водорода
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 14/10/2020
Водородное топливо станет дешевле благодаря российским ученым
Око планеты (oko-planet.su), 14/10/2020
Водородное топливо станет дешевле благодаря российским ученым
Вся экология (ecoportal.su), 15/10/2020

Похожие новости

  • 25/09/2020

    В ТПУ создана единственная за Уралом «чистая лаборатория» по проектированию микроэлектромеханических сенсоров

    ​В Томском политехническом университете работает единственная за Уралом «чистая лаборатория», в котором можно проектировать и исследовать микроэлектромеханические сенсоры. К таким сенсорам относятся, например, гироскопы и акселерометры.
    393
  • 13/10/2020

    Одним из организаторов олимпиады «Я - профессионал» стал НГУ

    На базе вуза соревнуются лучшие биоинженеры, физики и химики. Одним из 28 вузов-организаторов олимпиады «Я - профессионал» стал Новосибирский государственный университет. НГУ проводит состязания по направлениям «Биоинженерия и биоинформатика» и «Физическая химия и катализ».
    416
  • 13/10/2020

    Физики ТГУ улучшили сплавы с памятью формы для космоса и Арктики

    ​Сотрудники лаборатории физики высокопрочных кристаллов ТГУ первыми в мире получили структуру сплавов, обеспечивающую им особую способность к деформации и восстановлению исходной формы до 15 процентов.
    310
  • 15/09/2020

    Физики впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул

    Группа ученых-физиков под руководством доцента ФФ ТГУ Рашида Валиева создала новую модель для расчета фотофизических характеристик молекул, которая применима для молекул любой природы, в том числе редкоземельных лантаноидов.
    321
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    926
  • 19/08/2016

    В МИСиС разработали супермагнит для реализации проектов в Арктике и в космосе

    ​Ученые Национального технологического исследовательского университета МИСиС разработал супермагнит, который сохраняет свои свойства при экстремальных условиях и может использоваться, как в Арктике, так и в космосе.
    1620
  • 07/11/2017

    ТПУ и Токийский столичный университет будут развивать перспективные направления сотрудничества

    ​Перспективные направления сотрудничества Томского политехнического университета и Токийского столичного университета (Tokyo Metropolitan University) обсудили в пятницу представители двух вузов. С рабочим визитом Томский политех посетили вице-президент по международным связям токийского вуза Такая Охаши и координатор международного сотрудничества Сатоми Сузуки.
    1336
  • 15/10/2020

    Директор математического центра ТГУ победил в конкурсе фонда «Базис»

    ​Руководитель Регионального научно-образовательного математического центра (НОМЦ) ТГУ, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН Андрей Веснин стал одним из семи победителей конкурса Leader («Ведущий ученый») по фундаментальной математике.
    419
  • 14/05/2020

    Фотонный кристалл поможет точнее определять химический состав сложных веществ

    Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Германии и Литвы предложили способ повышения чувствительности метода поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (SERS). Они продемонстрировали новый дизайн сенсора для SERS, в котором вместе с традиционными наночастицами используется фотонный кристалл.
    529
  • 05/10/2019

    Определены победительницы конкурса «Для женщин в науке» L'OREAL - UNESCO 2019 года

    ​Победительницами конкурса "Для женщин в науке" L'OREAL - UNESCO 2019 года стали 10 ученых из Москвы, Казани, Новосибирска, Томска и Владивостока. Каждая из них получит стипендию в 500 тыс. рублей, говорится в сообщении на сайте конкурса, опубликованном 4 октября.
    2475