Студенты Московского Политеха «приручили водород» с помощью нового сплава

Студенты Московского Политеха разработали материал «TiFe» для безопасного хранения водорода, который решает главную проблему водородной энергетики – высокую взрывоопасность газа. Новый материал работает как губка, поглощая водород и предотвращая возможность взрыва при разгерметизации баллона, что значительно повышает безопасность использования водорода в качестве энергоносителя.

Материал создали четыре студента четвертого курса Факультета химической технологии и биотехнологии Московского Политеха. Все они обучаются по специальности «Холодильная, криогенная техника и системы жизнеобеспечения».

Основу разработки составляет сплав титана и железа (TiFe), который полностью импортозамещен и значительно дешевле существующих аналогов. «Наш основной конкурент – это сплав лантан-никель 5 (LaNi5). Он очень дорогой. Лантан – редкоземельный материал, которого мало в нашей стране. Мы просчитывали экономику и пришли к выводу, что тонна нашего сплава будет стоить на порядок ниже, чем тонна сплава LaNi5», – рассказывает студент четвертого курса Иван Скрыпников.

Водород считается перспективным энергоносителем, способным заменить традиционные источники энергии – природный газ и нефть. Его главное преимущество – высокая энергоэффективность: при сгорании он выделяет в несколько раз больше энергии, чем природный газ, и не образует вредных веществ. Кроме того, водород – практически неисчерпаемый ресурс, в отличие от ископаемого топлива. Однако широкое применение водорода ограничивается его высокой взрывоопасностью в газообразном состоянии.

Техническое решение состоит в создании компактов в форме «таблеток» из сплава TiFe, которые помещаются в герметичный баллон. Принцип работы прост: газообразный водород подается в баллон, при повышении давления он насыщает сплав, а после понижения давления безопасно хранится внутри компактов без риска взрыва при разгерметизации.

Студенты объединились в команду «H-водород» на занятиях дисциплины «Проектная деятельность». «Эта дисциплина стала катализатором для нашего объединения. Преподаватель Центра проектной деятельности Николай Трутнев заинтересовал нас проблемами водородной энергетики, давал ценные советы и помогал развиваться», – говорит Иван Скрыпников, который стал капитаном команды.

Сначала студенты участвовали в проекте «Водородный поток» под руководством Николая Трутнева, изучая основы водородной энергетики, состояния водорода и способы его транспортировки. Затем работа продолжилась в рамках проекта «Новые композиционные материалы для очистки и хранения водорода» под руководством Михаила Задорожного.

Значительную поддержку проекту оказали декан Факультета химической технологии и биотехнологии Андрей Соколов и заведующий кафедрой техники низких температур имени П.Л. Капицы Дмитрий Некрасов. Благодаря их помощи команда смогла развивать проект и участвовать в научно-технологических мероприятиях.

Сейчас команда работает над созданием переносного водородного аккумулятора в форме чемодана с ручкой. С его помощью можно будет заряжать телефоны, ноутбуки и другие электроприборы. «Главный плюс – экологичность, безопасность и компактность», – отмечает Иван Скрыпников.

Проект может развиться до создания водородных зарядных станций для электротранспорта – от самокатов до автобусов и автомобилей. Разработчики также видят перспективу применения водородных аккумуляторов в труднодоступных регионах без электросети. «Такой аккумулятор сможет обеспечивать энергией вышки сотовой связи и давать электричество в населенные пункты», – поясняет Иван Скрыпников.

Подобный опыт уже есть в Южно-Сахалинске, где создан водородный кластер для энергоснабжения региона. Два поселка полностью обеспечиваются энергией от водорода.

Команда планирует завершить работу над прототипом водородного аккумулятора и запатентовать устройство. По словам Ивана Скрыпникова, бизнес уже интересуется разработкой, хотя для полной коммерциализации высокотехнологичного проекта потребуется время и дополнительные инвестиции.

В 2024 году проект был высоко оценен на конкурсе «Новаторы Москвы», где вошел в число 40 лучших из 1000 представленных работ в номинации «Проект будущего». Команда получила грант в размере 100 тысяч рублей, которые направили на создание прототипа и патентование. Летом 2024 года на выставке «Москва 2030: Технологическое будущее за новаторами Москвы» стенд с проектом команды «H-водород» демонстрировался на Цветном бульваре. «Планируем еще раз принять участие в «Новаторе Москвы» и показать, как мы продвинулись от «водородных таблеток» до действующего водородного аккумулятора», – делится планами Иван Скрыпников.