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
Для связи: kifloblog@yandex.ru

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Покадровая съемка электронов впервые показала, как свет вызывает квантовые переходы в графене

Скорость работы современной компьютерной техники уперлась в фундаментальное физическое ограничение. Тактовая частота серийных кремниевых процессоров уже два десятилетия держится на уровне...

Ученые вырастили организм, от которого произошла вся сложная жизнь. Внутри него не оказалось органов

Все живые существа на Земле делятся на две принципиально разные группы.К первой относятся бактерии и археи. Их клетки устроены относительно просто: внутри нет изолированных отсеков, а генетический...

Где в мозге находится сознание и почему ученые десятилетиями искали его не там

В каждую секунду глаза передают в мозг огромный объем зрительной информации, но человек осознает лишь малую ее часть. Остальные сигналы обрабатываются без участия сознания. Чтобы понять, чем...

На Галапагосах уничтожили более 140 тысяч одичавших коз — что произошло с островами после их исчезновения

На Галапагосах трудно представить более странного врага гигантской черепахи, чем обычная домашняя коза. Она не охотится на черепах и не разоряет их кладки. Но несколько поколений одичавших животных...

Почему роторные двигатели не стали массовыми, хотя они лёгкие и мощные

У Mazda RX-8 с механической коробкой передач красная зона тахометра начиналась у 9000 оборотов в минуту. Такой характер обеспечивал небольшой двухроторный двигатель, которому не требовался...

Чем полезен умный выключатель света и стоит ли его приобретать

Умный выключатель света кажется мелочью, пока не начинаешь пользоваться им каждый день. Свет в коридоре можно включать голосом, освещение в спальне выключать со смартфона, а вечером автоматически...