УДК 530.1(06) Молекулярно-селективные и нелинейные явления и процессы С.В. САВОСЬКИН Научные руководители – И.М. КУРЧАТОВ, А.В. КРЮКОВ Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Открытое акционерное общество "Аквасервис", Москва О ВОЗМОЖНОСТИ УВЕЛИЧЕНИЯ ВОДОРОДОЕМКОСТИ ПОРИСТЫХ СРЕД ЗА СЧЕТ МОДИФИКАЦИИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОР Исследования по анизотропному переносу газа в пористых средах с модификацией внутренней поверхности пор позволяют делать предположение о возможности повышения водородоемкости хранилищ водорода в этих материалах. Водород является идеальным носителем энергии (как мобильного, так и стационарного использования), который рассматривается для будущих технологий, таких как применение топливных элементов в автомобилестроении. Хранение водорода, несомненно, является одной из ключевых проблем в развитии водородной экономики. Много усилий было сделано для получения новых водородных систем хранения, таких как пористые материалы (металлы), простые или сложных гидриды и углеродные наноструктуры, которые удовлетворяли бы условиям коммерческого применения данных технологий. Основной проблемой при реализации топливных элементов как источника энергии, является малое массовое содержание водорода в материалах-хранилищах водорода [1]. В работе рассмотрены эффекты, связанные с анизотропным переносом газа в пористых средах с модифицируемой внутренней поверхностью пор, использование которых помогут помочь увеличить объемное содержание водорода в твердотельных материалах. В последнее время для ряда мембранных процессов используются мембраны и пористые блочные материалы с нанометровыми каналами с диаметром 10-100 нм. Движение газа в таких каналах характеризуется значительной долей свободно-молекулярного течения. Действительно, длина свободного пробега при нормальных условиях для большинства газов составляет порядка 100 нм, то есть, соизмерима с характерными размерами каналов мембран. При этом влияние на течение газа соударений молекул со стенками пор заметно возрастает. Особую роль при этом играет характер взаимодействия молекул газа с внутренней поверхностью пор. Предполагается, что возникновение анизотропных (несимметрических) явлений газопереноса и катализа обусловлено специфическим взаимодействием молекул газа с поверхностью (рассеяние на шероховатостях внутренней поверхности пор) в режиме свободно-молекулярного течения [2]. Экспериментально исследован эффект несимметрического переноса газа в пористых средах, состоящих из двух слоев (пористого и селективного). Для этого производились измерения проницаемости образцов полимерной мембраны ПВТМС и мембран из нитрида бора синтезированных методом СВС-технологии [3]. Обнаружены «гистерезисные зависимости», когда проницаемости образцов зависят от направления изменения перепада давления на мембране. Эти зависимости наиболее четко выражены в градиентнопористых мембранах, т.е. в мембранах с изменением размеров пор и пористостей по толщине мембраны. В результате исследований проницаемости образцов мембран на основе промышленной асимметричной газоразделительной мембраны ПВТМС, было обнаружено явление обратной анизотропии, когда проницаемость в случае подачи газа на селективный нанопористый слой больше, чем при подаче газа на нанопористую подложку. Величина эффекта анизотропии увеличивается с ростом перепада давления [4]. Можно предположить, что это связано с объемной сорбцией газа в микропорах пористой подложки. Суть этого явления заключается в том, что в микропорах адсорбционные потенциалы поверхности пересекаются, что приводит к увеличению глубины потенциальной ямы. Увеличение глубины потенциальной ямы приводит к тому, что молекулы газа сорбируются в объеме микропор сильнее, чем на открытой поверхности. Работа выполнена при финансовой поддержке Федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России», проекты П372 и П755. Список литературы 1. Б. П. Тарасов, В. В. Бурнашева, М. В. Лотоцкий, В. А. Яртысь “Методы хранения водорода и возможности использования металлогидридов” ISJAEE #12,2005 2. И.М. Курчатов, Н.И. Лагунцов, М.В. Цодиков, А.С. Федотов, И.И. Моисеев Природа анизотропии проницаемости и каталитической активности. Кинетика и катализ, 2008, т. 49, №1, с. 129-135 УДК 530.1(06) Молекулярно-селективные и нелинейные явления и процессы 3. Курчатов И.М., Лагунцов Н.И., Тронин В.Н., Уваров В.И., Боровинская И.П. О механизме несимметрического газопереноса в анизотропных пористых средах. Доклады академии наук. Серия: физика, 2008, том 419, №1, с. 38-40 4. I.M. Kurchatov, N.I.Laguntsov, A.Y.Okunev, G.I.Pisarev, V.N.Tronin, V.I.Uvarov. ARS Sep. ACTA №. 5,2007.