Ученые Томского политехнического университета разработали технологию, которая позволяет печатать на 3D-принтере накопители для хранения водорода разных форм и размеров. Применение аддитивных технологий в будущем позволит управлять свойствами материалов и изготавливать накопители для низкотемпературных систем хранения самых разных конфигураций как для стационарного, так и для мобильного применения.

Исследование ученых поддержано РНФ (№ 25-19-00342). Первые результаты работы были представлены на VII Международной школе-конференции «Перспективные многокомпонентные (высокоэнтропийные) материалы», которая в эти дни проходит в Москве.

Ученые Инженерной школы ядерных технологий Томского политеха активно развивают направление, связанное с использованием водорода в качестве энергоносителя. Физики ведут разработку новых материалов и систем металлогидридного хранения водорода.

На сегодняшний день создано порядка 10 вариантов составов композитов-накопителей водорода с использованием отечественной сырьевой базы и несколько модификаций низкотемпературных систем хранения для исследовательских и промышленных целей.

Теперь ученые Томского политеха разработали технологию, которая позволяет методом экструзионной 3D-печати изготавливать накопители водорода в различных геометриях — мембраны, пластины, цилиндры. В настоящее время отработан полный цикл производства композитов от синтеза исходного сырья до изготовления компактов на основе сплава титан-железо и ABS-полимера.

Процесс производства материала для 3D-печати начинается с создания субстанции, внешне схожей с пастой. Исходным сырьем служат микрочастицы сплава титан-железо, которые соединяют с ABS-полимером и растворителем.

«Если анализ подтверждает равномерность распределения составляющих, готовую пластичную массу загружают в 3D-принтер. В процессе печати шприц, подающий материал, постоянно подогревается до температуры свыше 200 °C, что обеспечивает необходимую текучесть материала для точного моделирования», — рассказывает инженер отделения экспериментальной физики ТПУ Максим Копцев.

Исследование имеет важное прикладное значение. Внедрение аддитивных технологий в водородную энергетику открывает новые возможности для развития отрасли. Например, можно управлять свойствами полученных материалов.

«Полимер, который мы используем, играет роль пористой матрицы. Она способствует компенсации изменений объема материалов-накопителей, связанных со стадиями сорбции-десорбции водорода, и обеспечивает повышение стойкости к окислению композитов. Если говорить про форму, то сыпучие композиты предназначены для стационарных систем хранения, компакты различной формы и размеров подойдут как для стационарных, так и для мобильных приложений», — отмечает руководитель проекта, доцент отделения экспериментальной физики ТПУ Роман Лаптев.

В настоящее время ученые работают над подбором оптимальных составов компактов для повышения емкости систем хранения водорода.

Источник