Новый алюминиевый сплав может стать "топливным баком" для автомобилей, работающих на водороде

Алюминий достаточно широко используется в самолетостроении и автомобилестроении для снижения веса металлоконструкций, из алюминия производят емкости, тару, посуду, упаковочные материалы и многие другие предметы, используемые людьми в ежедневном обиходе. Теперь, благодаря усилиям группы японских ученых, этот универсальный металл может найти применение еще в одной области – в качестве хранилища водорода, которым будут питаться топливные элементы, приводящие в действие электрические водородные автомобили и летательные аппараты.

Исследователи во всем мире уже давно рассматривают различные металлогидридные сплавы в качестве кандидатов для хранения водорода. Металлогидридные сплавы – это металлические сплавы, имеющие определенную структуру кристаллической решетки. Молекулы водорода из-за их небольших габаритов могут помещаться внутри кристаллической решетки сплава, занимая свободное пространство между атомами металла. Учеными уже были созданы металлогидридные сплавы на основе магния, натрия, бора и других металлов, но ни один из них в силу многих причин не подходит для практического использования.

Сплавы, в основе которых лежит алюминий, являются более подходящими кандидатами на их использование в качестве хранилища водорода. Алюминий легок сам по себе, он совершенно нетоксичен для живых существ и растений, он не выделяет никаких газообразных веществ за исключением хранящегося в нем водорода. Но, несмотря на все усилия, до последнего времени ученым удавалось создавать лишь необычайно сложные алюминиевые металлогидридные сплавы, которые очень дороги в производстве и использование которых нецелесообразно с экономической точки зрения.

В опубликованной в журнале APL Materials работе, объединенная исследовательская группа, в состав которой входят ученые из японского Агентства атомной энергетики (Japan Atomic Energy Agency) и университета Тохоку, сообщила об обнаружении металлогидридного сплава на основе алюминия, который имеет достаточно простую структуру и который можно рассматривать в качестве хранилища водорода. Их сплав, Al₂CuHx, синтезируется с помощью гидрации сплава Al₂Cu при температуре в 800 градусов по шкале Цельсия и чрезвычайно высоком, в районе 10 гигапаскаль, давлении.

Исследователи наблюдали за процессами гидрации сплава, затрагивающими его кристаллическую и электронную структуру, с помощью излучения рентгеновского дифракционного синхоторона. Эти наблюдения и экспертизы, произведенные с помощью другого оборудования, подтвердили факт формирования промежуточного металлогидридного сплава на основе алюминия.

"Несмотря на то, что для получения сплава требуются необычайно экстремальные условия, а сам сплав демонстрирует относительно небольшую "водородную" емкость, все указывает на то, что мы находимся на правильном пути и алюминиевые сплавы могут быть использованы в качестве хранилища водорода" – рассказывает Хиройуки Сэйтох (Hiroyuki Saitoh), один из ведущих исследователей данного проекта, – "На основании того, что нам удалось узнать на первом этапе наших исследований, мы планируем в ближайшем будущем синтезировать подобные алюмосодержащие сплавы, которые будут производиться при более умеренных условиях и которые будут иметь высокий показатель емкости хранения водорода, что позволит использовать их в качестве топливных баков водородных автомобилей и самолетов".