Ученые ДВФУ создали керамический материал на основе карбида хрома для водородной энергетики
Дальневосточные ученые нашли способ ускорить развитие водородной энергетики. Исследователи ДВФУ и СахГУ разработали керамический композит из карбида хрома с добавлением 10% кобальта.
Водородная энергетика требует материалов, способных работать в экстремальных условиях — агрессивных средах, высоких температурах и нагрузках. Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Сахалинского государственного университета (СахГУ) предложили решение, основанное на карбиде хрома.
Перед исследователями стояла задача найти материал для электродов, сочетающий высокую химическую активность, хорошую проводимость и стойкость к разрушению. За основу взяли композит из карбида хрома — прочного керамического соединения — с добавлением 10% кобальта.
Для создания материала применили метод искрового плазменного спекания. Мелкодисперсный порошок спрессовывают под высоким давлением и одновременно пропускают через него мощные электрические импульсы. Частицы спекаются в монолит, сохраняя мелкозернистую структуру.
Эксперименты показали, что изменение температуры спекания кардинально меняет свойства. Научный сотрудник лаборатории ядерных технологий ДВФУ Олег Шичалин пояснил: образцы, спеченные при 1150–1200 градусах, становятся сверхплотными, с твердостью, сравнимой с броневой сталью. Кобальт равномерно распределяется между частицами, заполняя пустоты. Такой материал устойчив к коррозии и может годами работать без износа.
При спекании при 1000 градусов материал уступает в твердости, но проявляет невероятно высокую электрохимическую активность. Остаточная микропористость и особенности кристаллической решетки создают огромную площадь активной поверхности, ускоряя химические реакции, например выделение водорода.
Ученые видят широкие перспективы: активная версия подойдет для топливных элементов и электролизеров, прочная — для защиты корпусов приборов и деталей, работающих в морской воде. В будущем возможно создание градиентных материалов, сочетающих оба свойства.
