Металлическая губка для водорода: квантовый эффект ванадия поможет создать безопасные баки

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

При малых концентрациях атомы водорода перемещаются внутри ванадия подобно волнам, проходя сквозь преграды. Но по мере накопления газа структура металла искажается, заставляя частицы двигаться по законам классической физики. К такому выводу пришли физики из Токийского университета (IIS).

Иллюстрация: квантовое туннелирование атомов водорода сквозь симметричную кристаллическую решетку металла (AI-генерация).
Иллюстрация: квантовое туннелирование атомов водорода сквозь симметричную кристаллическую решетку металла (AI-генерация).
Автор: Gemini Источник: gemini.google.com

Водород — перспективное топливо, но его хранение в виде газа несет риски взрывов. Безопасная альтернатива — «впитывать» его в твердые сплавы на основе ванадия. Этот металл работает как губка, способная удерживать водород в объеме до 3,8% от своей массы. Молекулы расщепляются внутри материала, после чего отдельные атомы прячутся в пустотах кристаллической решетки.

Долгое время физика этого процесса оставалась загадкой. Объединив расчеты с прямыми измерениями, ученые обнаружили два сценария поведения частиц. В идеальной, неискаженной решетке водород использует квантовое туннелирование — атомы проходят сквозь структуру металла, игнорируя препятствия. Однако этот «квантовый шорткат» работает не всегда. Увеличение концентрации топлива раздувает и деформирует кристаллы ванадия. Симметрия металла нарушается, туннельный эффект отключается, и атомам водорода приходится тратить энергию, чтобы буквально протискиваться сквозь материал.

Контроль над этим квантовым переключателем — ключ к созданию емких и безопасных топливных баков нового типа. Инженеры смогут проектировать легированные сплавы (например, с добавлением железа или титана), которые не потеряют симметрию при полной загрузке. Впрочем, поведение и износ таких композитов при многократных циклах заправки еще только предстоит изучить.

Источник: Interesting Engineering

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Новостной формат, гиперчестность, актуальность. Для связи: kifloblog@yandex.ru

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему беспроводная зарядка убивает аккумулятор смартфона быстрее кабеля

Беспроводная зарядка это чертовски удобно: пришел домой, бросил смартфон на «блинчик» на столе или тумбочке, и никаких поисков провода в темноте. Маркетологи годами продавали нам эту технологию как...

Зачем самка богомола съедает самца после спаривания: жестокий инстинкт или способ выживания?

Богомолы известны необычным поведением во время размножения: самка иногда съедает самца прямо во время спаривания или сразу после него. Эта особенность давно стала одним из самых известных примеров...

Почему в Нигерии строят дома из пластиковых бутылок

В рамках проектов по защите экологии в Нигерии уже несколько лет используют в строительстве пластиковые бутылки, которые обычно отправляют на свалку. Практику ранее применяли рядом с городом...

История Як-24: как сложилась судьба советского «летающего вагона»

У Як-24 не было привычного хвостового винта. Вместо него над длинным фюзеляжем вращались два больших несущих винта: один впереди, другой сзади. Внутри находилась просторная кабина для солдат и...

Учёный годами убирал морских звёзд с одного участка берега — простой эксперимент изменил представление об экосистемах

В начале 1960-х эколог Роберт Пейн выбрал на тихоокеанском побережье штата Вашингтон небольшой участок скалистого берега и начал делать с ним вещь, которая со стороны выглядела почти бессмысленно....