Ученые смоделировали процесс выделения водорода

Ученые смоделировали процесс выделения водорода

Водород, самый простой и распространенный химический элемент на Земле, он является перспективным энергоносителем для новых экологически чистых энергетических технологий. Водород, как энергоноситель обеспечивает питанием топливные элементы электромашин, а также может использоваться для хранения энергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками.

Основной проблемой водородной энергетики является, как соединить две несовместимые вещи, хранить водород с наиболее высокой плотностью и, в то же время, обеспечивать эффективную кинетику его выделения.

Ученые Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, объяснили кинетику выделения водорода, или процесс дегидрирования, из гидрида алюминия (AlH3), весьма перспективного материала для хранения энергии. А их компьютерное моделирование описало основные механизмы, регулирующие в целом эти химические реакции.

Гидрид алюминия перспективен тем, что он обладает низкой связующей энергией для водорода, так что скорость высвобождения достаточно велика, но в то же время, его кинетические барьеры достаточно высоки и предотвращают слишком большую скорость выделения водорода.

Ларс Исмер (Lars Ismer) и Андерсон Джанотти (Anderson Janotti) использовали компьютерное моделирование для исследования микроскопических механизмов, которые приводят к выделению водорода из гидрида алюминия. Они выполнили первопринципные расчеты для изучения, каким образом отдельные атомы водорода диффундируют с гидридом алюминия, процессом, как они выяснили, который входит в создание водородных пустот.

Водородные пустоты – это дефекты, которые играют важную роль, т.к. именно они делают диффузию возможной. Если каждый атом будет находиться на своем месте, то ни один из них не сможет двигаться. А если атом водорода отсутствует, то соседний атом может занять эту пустоту, что и позволяет перемещаться водороду в материале.

Затем они извлекли основные параметры этих сложнейших расчетов, и использовали их в моделировании кинетического метода Монте-Карло с целью показать, как выделяется водород, оставляя позади кластеры атомов алюминия.

Такой многомасштабный подход позволил получить очень точную информацию, полученную в первопринципных расчетах и использовать ее для моделирования системы, в которой они смогли отследить процессы нуклеации и фазы роста алюминия, а также скорость выделения водорода.

Но главное то, что моделирование позволило исследователям определить лимитирующий скорость механизм, которым оказалась диффузии. Этот результат, как и представлялся первоначально, противоречит выводам традиционной интерпретации, который исключал диффузию как лимитирующий фактор.

Источник: pc-news.info

Похожие новости:
Технологи разработали низкотемпературный процесс производства водорода
Команда ученых Университета Васэда разработала новый способ получения водорода, который является быстрым, необратимым и работает при гораздо более низкой температуре, используя меньше энергии. Это нововведение, как ожидается, внесет свой вклад в распространение систем топливных элементов ..
2016-12-02 2594 0 Технология
0
Физики смоделировали поведение плазмы в термоядерном реакторе
Немецкие и американские ученые разработали новый способ прогнозирования распределения флуктуаций турбулентности в плазме стелларатора, а также их минимизации. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Принстонского университета. Основная ..
2014-10-15 967 0 Технология
0
Химики изобрели материал для высасывания кислорода из воздуха
Химики из Дании и Австралии синтезировали кристаллические материалы, которые способны собирать кислород из воздуха. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Chemical Science, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Университета Южной Дании. По словам ученых, одной ..
2014-10-02 1093 0 Технология
0
Ученые смоделировали самый сложный квазикристалл
Американские инженеры смоделировали самую сложную кристаллическую структуру. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Materials, а кратко с ней можно ознакомиться на сайте Мичиганского университета. Наблюдать трехмерную структуру икосаэдрического квазикристалла ученым удалось при помощи компьютерной симуляции ..
2014-12-26 8244 0 Технология
0
Ученые создали способ превращения графита в алмаз
Традиционно искусственные алмазы выращивают из углерода в условиях высочайшего давления, процесс очень долгий и трудоемкий. А ученые Стэнфордского университета выявили менее затратный и более быстрый способ превращения углерода в алмаз. Метод основывается на использовании платинового основания и водорода, и уже в будущем ..
2014-04-09 1652 0 Технология
1
Сероводород при высоком давлении оказался сверхпроводником
Международная группа физиков предложила новое объяснение тому, что при высоких температурах сероводород превращается в сверхпроводник тока. Таким образом ученые подтвердили эксперименты своих коллег. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters. В начале ..
2015-04-19 1466 0 Технология
1
Инженеры создали работающую на солнце и воде батарейку
Инженеры из Осакского университета использовали солнце, чтобы превратить морскую воду в электричество. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Впервые солнечный свет был применен для производства перекиси водорода в количествах, достаточных для использования в топливных элементах.По словам ученых, перекись ..
2016-05-23 981 0 Технология
0
Ученые создали новый катализатор для расщепления воды
Водород уже давно позиционируется, как экологически чистое топливо будущего. Но с его промышленным производством до сих пор не все так гладко. Для расщепления воды на водород и кислород используются платиносодержащие катализаторы, которые слишком дорогостоящие для того, чтобы рассматривать их с точки зрения удовлетворения всех энергетических потребностей человечества. ..
2013-01-22 2644 1 Технология
1
Австралийские ученые создали революционное лекарство от рака
Как сообщает издание Sydney Morning Herald, австралийские ученые создали революционное лекарство от рака. «Препарат вызывает разрушение каркаса раковой клетки, и этот процесс протекает достаточно быстро. При этом здоровые клетки остаются нетронутыми», — объясняет лидер исследовательской ..
2013-08-15 3187 2 Технология
0
Ученые научились производить дешевое водородное топливо
Когда речь идет о топливе, использование растительности — это не просто тенденция, а необходимость в пресечении зависимости от ограниченных (и грязных) нефтересурсов. Водородное топливо является прекрасной альтернативой, но его создание является сложным и дорогостоящим процессом. Тем не менее, группа ученых из Университета Колорадо ..
2013-08-6 1592 0 Технология
0
Ученые научились делать нефть из водорослей
Американские ученые из Тихоокеанской национальной северо-западной лаборатории Министерства энергетики США создали быстрый процесс превращения водорослей в нефть. Такой процесс преобразования в природе занимает миллионы лет. Ученые делают переработку в лаборатории за несколько десятков минут. Процесс создания сырой ..
2013-12-21 1578 1 Технология
0
Ученые создали наноматериал, останавливающий пули
Американские ученые совершили настоящее открытие – сделали наноматериал, который способен останавливать пули. Исследователи из США  давно уже работают над разработкой прочного и одновременно тонкого и легкого полимера, придет который на смену материалу, служащему основной для производства бронежилетов. ..
2012-11-19 1643 0 Технология
0
Получение дешевого водорода из воды стало ближе
Водород обладает значительным потенциалом экологически чистого топлива, однако его производство слишком дорого, чтобы быть коммерчески целесообразным. Группа ученых из Принстонского и Ратгерского университетов сделали еще один шаг к получению дешевого водорода. Исследователи, возглавляемые профессором химии Принстонского университета ..
2013-02-13 3704 0 Технология
0
Придуман электрический переключатель толщиной в три атома
Инженеры из Стэнфорда смоделировали электронный переключатель между проводящими и непроводящими состояниями кристалла специального вида. Исследование ученых опубликовано в журнале Nature Communications, а кратко с ним можно ознакомиться на сайте Стэнфордского университета. Ученые считают, что они обнаружили материал, способный переключаться между ..
2014-07-02 1008 0 Технология
-1
«Отрицательные» кластеры атомов водорода впервые получили в лаборатории
Физики из университета Иннсбрука (Австрия), Свободного университета Берлина и Университета Лейчестера впервые получили отрицательно заряженные кластеры из большого количества атомов водорода. Некоторые теоретики предсказывают, что такие кластеры могут существовать в межзвездном пространстве. Наиболее устойчивыми оказались ..
2016-12-30 3489 0 Технология
0