Ученые создали керамический материал, который ускорит развитие водородной энергетики
Исследователи Дальневосточного федерального университета и Сахалинского государственного университета разработали инновационный керамический материал на основе карбида хрома и кобальта.
Он может стать основой для более эффективных и долговечных элементов водородной энергетики, сообщили ТАСС в Минобрнауки РФ.
Перед учёными стояла задача найти материал для электродов, который одновременно обладал бы высокой химической активностью, хорошо проводил реакцию и при этом не разрушался в агрессивной среде. За основу взяли композит из карбида хрома — прочного и стойкого керамического соединения — с добавлением 10% кобальта.
Для создания материала команда применила метод искрового плазменного спекания. Мелкодисперсный порошок спрессовывают под высоким давлением и одновременно пропускают через него мощные электрические импульсы. Частицы спекаются в монолит, сохраняя мелкозернистую и однородную структуру.
В ходе экспериментов выяснилось, что изменение температуры спекания позволяет получать материал с кардинально разными свойствами. Как рассказал научный сотрудник лаборатории ядерных технологий ДВФУ Олег Шичалин, образцы, спечённые при 1150–1200 градусах, становятся сверхплотными, с твёрдостью, сравнимой с броневой сталью. Кобальт равномерно распределяется между частицами карбида хрома, заполняя все пустоты. Такой материал устойчив к коррозии и может годами работать в жёстких условиях без износа.
При спекании при более низкой температуре (около 1000 градусов) материал уступает в твёрдости, но проявляет невероятно высокую электрохимическую активность. Благодаря остаточной микропористости и особенностям кристаллической решётки он имеет огромную площадь активной поверхности. Это ускоряет химические реакции, например выделение водорода, что делает его идеальным для покрытий электродов.
Учёные видят широкие перспективы применения разработки. Более активную версию можно использовать в топливных элементах и электролизерах для повышения производительности. Прочная версия подойдёт для защиты корпусов приборов или деталей, работающих в морской воде и агрессивных средах. В перспективе возможно создание градиентных материалов, сочетающих оба свойства.