Игорь Петрушенко из ИРНИТУ выиграл международный грант на поиск эффективных нанокластеров для создания устройств хранения водорода

Ведущий научный сотрудник отдела лазерной физики и нанотехнологий научно-исследовательской части ИРНИТУ Игорь Петрушенко, выигравший международный грант, проводит исследования в рамках научно-образовательного сотрудничества по программе «Михаил Ломоносов», которую реализуют Министерство науки и высшего образования РФ и DAAD (Германская служба академических обменов). Программа предназначенная для проведения исследований по техническим и естественно-научным дисциплинам в университетах и научных центрах Германии. Финансирование получают молодые ученые из российских университетов и институтов РАН.
Финансирование проекта со стороны Министерства науки и высшего образования РФ в течение года составит 450 тысяч рублей.
Тема научной работы эксперта по водородным технологиям Игоря Петрушенко — «Адсорбция водорода на графеноподобных гетероструктурах нитрид бора — углерод: влияние формы и дефектов». Как пояснил Игорь Петрушенко, перед ним стоит задача изучить различные типы гибридных структур и выявить наиболее эффективные для использования в качестве сред для хранения водорода.
Актуальность исследования связана с тем, что у водорода есть большой потенциал в качестве будущего источника экологически чистой энергии. Однако газообразный водород трудно безопасно хранить и перевозить. Обычно он содержится в резервуарах под высоким давлением. Данные емкости являются очень дорогими, так как должны выдерживать экстремальные нагрузки. Ученые разных стран озабочены поиском лучшего способа хранения водорода, чтобы более широко применять его для автомобильной промышленности, систем рассредоточенного энергоснабжения и др.
«В последнее время гибридным двумерным материалам уделяется огромное внимание благодаря их уникальным свойствам и возможностям потенциального применения в новых поколениях наноустройств. В данном проекте адсорбция водорода на графеноподобных гетероструктурах нитрида бора и углерода (GBNCH) будет изучаться методами квантовой химии.
Ожидается, что небольшие домены гексагонального нитрида бора (h-BN), встроенные в графеновый слой и наоборот, должны увеличивать локальный дипольный момент на границах и тем самым усилению взаимодействию между молекулами водорода и GBNCH. Будет изучено влияние постепенно увеличивающегося размера доменов h-BN, а также дефектов в GBNCH на энергию адсорбции водорода. Также будет произведен учет влияния дефектов и функциональных групп на поверхности нанокластеров на их адсорбционные свойства», — рассказал Игорь Петрушенко.
Ученый подчеркнул, что результаты исследования послужат основой для понимания причин изменения вероятности адсорбции водорода в зависимости от состава адсорбента. В результате выполнения данной части проекта будет проведен сравнительный анализ и определен оптимальный состав нанокластеров (гетероструктур на основе графена и нитрида бора, GBNCH) для создания устройств хранения водорода с наилучшими характеристиками.
В сентябре-декабре 2019 года Игорю Петрушенко предстоит работа по данному проекту в Германии. Принимающей стороной выступит Университет Эберхарда и Карла (г. Тюбинген). Иркутский физик продолжит исследования с профессором Олгером Беттингером (Holger Bettinger).