Статьи
Учёные Томского политеха представили новую технологию аддитивного производства водородных накопителей
В Томском политехническом университете разработана технология аддитивного производства водородных накопителей для систем хранения различной конфигурации. Новое решение позволяет создавать изделия с заданными свойствами и формой — от мембран и пластин до цилиндров — с использованием экструзионной 3D-печати.
Исследование ведётся в Инженерной школе ядерных технологий ТПУ, где физики работают над созданием новых материалов и систем металлогидридного хранения водорода. Уже разработано порядка десяти составов композитов-накопителей водорода, полностью основанных на отечественной сырьевой базе, а также несколько модификаций низкотемпературных систем хранения для исследовательских и промышленных нужд.
Технология 3D-печати водородных накопителей
Разработанная технология позволяет изготавливать накопители с различной геометрией методом экструзионной 3D-печати. Учёные отработали полный цикл производства композитов — от синтеза исходного сырья до формирования готовых изделий на основе титан-железного сплава и полимера ABS (акрилонитрилбутадиенстирола).
Процесс начинается с создания материала, по консистенции напоминающего пасту, где микрочастицы металлического сплава равномерно распределяются в полимерной основе.
«Если анализ подтверждает равномерность распределения составляющих, готовую пластичную массу загружают в 3D-принтер. В процессе печати шприц с материалом нагревается до температуры выше 200 °C, обеспечивая текучесть вещества и высокую точность моделирования», — рассказал инженер отделения экспериментальной физики ТПУ Максим Копцев.
Новые возможности для водородной энергетики
По словам доцента отделения экспериментальной физики ТПУ Романа Лаптева, применение аддитивных технологий в производстве водородных накопителей открывает широкие перспективы для развития отечественной водородной энергетики.
«Полимер в составе композита играет роль пористой матрицы, компенсирующей изменения объёма при процессах сорбции и десорбции водорода. Это повышает стойкость материала к окислению и продлевает срок службы систем», — отметил учёный.
Учёные уточняют, что сыпучие композиты подойдут для стационарных систем хранения, а компакты различных форм и размеров могут использоваться как в стационарных, так и в мобильных установках.
В настоящее время исследовательская группа работает над подбором оптимальных составов компактов для увеличения ёмкости систем и повышения эффективности хранения водорода.
Поддержка и научная значимость
Исследование реализуется при поддержке Российского научного фонда. Результаты проекта уже представлены на VII Международной школе-конференции «Перспективные многокомпонентные (высокоэнтропийные) материалы», которая проходит в Москве.
Разработка томских учёных представляет собой важный шаг к созданию отечественных технологий водородной энергетики, обеспечивающих экологичное и безопасное хранение альтернативного топлива.
В Томском политехническом университете разработана технология аддитивного производства водородных накопителей для систем хранения различной конфигурации. Новое решение позволяет создавать изделия с заданными свойствами и формой — от мембран и пластин до цилиндров — с использованием экструзионной 3D-печати.
Исследование ведётся в Инженерной школе ядерных технологий ТПУ, где физики работают над созданием новых материалов и систем металлогидридного хранения водорода. Уже разработано порядка десяти составов композитов-накопителей водорода, полностью основанных на отечественной сырьевой базе, а также несколько модификаций низкотемпературных систем хранения для исследовательских и промышленных нужд.
Технология 3D-печати водородных накопителей
Разработанная технология позволяет изготавливать накопители с различной геометрией методом экструзионной 3D-печати. Учёные отработали полный цикл производства композитов — от синтеза исходного сырья до формирования готовых изделий на основе титан-железного сплава и полимера ABS (акрилонитрилбутадиенстирола).
Процесс начинается с создания материала, по консистенции напоминающего пасту, где микрочастицы металлического сплава равномерно распределяются в полимерной основе.
«Если анализ подтверждает равномерность распределения составляющих, готовую пластичную массу загружают в 3D-принтер. В процессе печати шприц с материалом нагревается до температуры выше 200 °C, обеспечивая текучесть вещества и высокую точность моделирования», — рассказал инженер отделения экспериментальной физики ТПУ Максим Копцев.
Новые возможности для водородной энергетики
По словам доцента отделения экспериментальной физики ТПУ Романа Лаптева, применение аддитивных технологий в производстве водородных накопителей открывает широкие перспективы для развития отечественной водородной энергетики.
«Полимер в составе композита играет роль пористой матрицы, компенсирующей изменения объёма при процессах сорбции и десорбции водорода. Это повышает стойкость материала к окислению и продлевает срок службы систем», — отметил учёный.
Учёные уточняют, что сыпучие композиты подойдут для стационарных систем хранения, а компакты различных форм и размеров могут использоваться как в стационарных, так и в мобильных установках.
В настоящее время исследовательская группа работает над подбором оптимальных составов компактов для увеличения ёмкости систем и повышения эффективности хранения водорода.
Поддержка и научная значимость
Исследование реализуется при поддержке Российского научного фонда. Результаты проекта уже представлены на VII Международной школе-конференции «Перспективные многокомпонентные (высокоэнтропийные) материалы», которая проходит в Москве.
Разработка томских учёных представляет собой важный шаг к созданию отечественных технологий водородной энергетики, обеспечивающих экологичное и безопасное хранение альтернативного топлива.