Ученые Московского политеха впервые синтезировали сплав химически активных металлов гидридно-кальциевым методом. Такие порошки отличаются высокой способностью поглощать и удерживать водород. В емкости для транспортировки водорода добавляется сплав, который поглощает водород, растворяя его в себе. Для того чтобы вернуть водород обратно в состояние газа, нужно, например, нагреть этот порошок до определенной температуры.
Спектр применения сплава широк: в автомобилестроении, металлургии, химической промышленности, ядерной энергетике. Благодаря особому механизму синтеза метод позволяет получать разнообразные материалы.
Кальций здесь выступает восстановителем большинства оксидов промышленно важных металлов. К примеру, оксиды хрома и тантала кальций легко восстанавливает до чистых металлов. Далее они взаимодействуют друг с другом, формируя сплав, из которого изготавливают, к примеру, баллоны для транспортировки водорода.
Получение тугоплавких сплавов химически активных металлов с помощью классической металлургии — процесс очень дорогой и технически сложный. Ученые Московского политеха развивают альтернативную технологию — порошковую металлургию, а именно гидридно-кальциевый метод. Главным его достоинством является использование в качестве исходных компонентов дешевых оксидов, а сам процесс получения различных материалов — от руды до готового продукта — проходит за один цикл термической обработки, что серьезно упрощает производственную цепочку.
«Мы используем оксиды тех металлов, сплав которых нам нужно получить, и уже в ходе термической обработки формируем нужный состав в виде порошка. Синтезированные порошки позволяют значительно ускорить поверхностные реакции, например, поглощение газа или спекание металлов, если нам нужно получить компактную заготовку»,— отметил Сергей Юдин, к.т.н., доцент, руководитель проекта по получению сплавов химически активных металлов гидридно-кальциевым методом.
В рамках научной работы в Московском политехе гидридно-кальциевым методом впервые синтезирован высокоэнтропийный сплав — материал, состоящий из пяти элементов, взятых в одинаковых атомных концентрациях. Пока получена механическая смесь металлов и неоднородный сплав. Прийти же нужно к такому состоянию, когда металлы сформируют единый сплав: только в этом случае его поглощающая способность увеличивается. Задача — синтезировать порошок, который на каждые свои 100 г сможет поглощать около 19 л водорода. Сейчас удалось добиться поглощения 12 л.