Ученые и инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали структуру и изготовили опытные образцы новых керамических материалов, которые могут использоваться в системах эффективного и безопасного хранения водорода. Эти материалы представляют собой сложную смесь гексаборида кальция, гексаборида стронция и бария, но самым главным достижением ученые считают не структуру материала, разработанный ими простой и недорогой метод получения керамического материала, основанный на технологии высокотемпературного синтеза путем сжигания (combustion synthesis).

Проблема безопасного хранения водорода становится все более важной по мере распространения водородных топливных элементов, которые выступают в качестве источников энергии для автомобилей, летательных аппаратов и роботов. Но обеспечить хранение водорода, самого легкого элемента из периодической системы, достаточно тяжело с технической точки зрения. Для эффективного хранения водород требуется сжимать до огромного давления, в таких условиях он достаточно хорошо просачивается даже сквозь толстые стенки герметичных металлических резервуаров высокого давления. Поэтому более подходящим для использования методом хранения водорода является его хранение в связанном состоянии, когда он хранится в объеме специального поглощающего материала и может быть извлечен оттуда по мере необходимости.

Исследования, направленные на создание новых материалов, способных поглощать большое количество водорода, являются частью более масштабного проекта, финансируемого американским Научным фондом, в котором задействованы ученые из Калифорнийского университета, университета Альфред (Alfred University) и университета Невады.



Разработанный метод получения керамических материалов путем высокотемпературного сжигания более быстр и более прост, нежели традиционные методы получения таких материалов. Бор смешивается с нитратами металлов и органическим топливом. Смесь помещается в печь, где она нагревается до температуры около 400 градусов по шкале Цельсия при которой происходит самовозгорание органического топлива. Выделяющегося при горении топлива и нитратов тепла хватает для поддержания происходящей реакции, в результате которой получается сложное керамическое соединение.

Получаемое керамическое соединение представляется собой кубики прозрачного материала различных размеров, в узлах кристаллической решетки которого находятся атомы бора. Накачка кристаллической решетки водородом приводит к тому, что атомы водорода вытесняют атомы кальция, стронция и бора из ячейки кристаллической решетки. При дальнейшем отборе хранимого водорода из кристаллической решетки материала, который активизируется повышением температуры, вытесненные атомы возвращаются на свои места и материал становится готовым к поглощению очередной порции водорода.

"Это очень простой и надежный процесс" - рассказывает Оливия Грэев (Olivia Graeve), профессор из Калифорнийского университета, которая уже получила международное признание в качестве ведущего специалиста по разработке материалов для хранения водорода - "Теперь нам осталось только провести дополнительные исследования, которые позволят выяснить долговечность керамического материала и некоторые другие его свойства".