СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОКОМПАКТНОГО ВОДОРОДА

3
2
Способ получения высококомпактного водорода, включающий получение водорода с плотностью до ~1 г/см, как и в известных способах динамического или статического внешнего всестороннего сжатия водорода до мегабарных давлений (~10 ГПа), отличающийся от этих способов более высокой технической, технологической и экономической эффективностью и безопасностью, в том числе возможностью резкого снижения необходимого внешнего давления до более технологичных значений, возможностью использования более технологичных температур и возможностью сохранения (закалки) высококомпактного водорода для его детального (стационарного) изучения и практического использования, что осуществляют при помощи полислойной интеркаляции водорода (до ~10 и более мас.%) между графеновыми слоями углеродного наноматериала (графитовые нановолокна, углеродные нанотрубки и др.) посредством проведения комплекса следующих операций, обеспечивающих в итоге возникновение высоких локальных мегабарных напряжений (давлений) в материале (за счет энергии внутренних химических реакций) и образование в материале высококомпактного интеркалированного водорода:
используют в качестве исходного сырья наиболее экономичные из выпускаемых различными фирмами (с применением различных методов синтеза) аттестованных слоистых углеродных наноматериалов, состоящих во многих случаях из кристаллических нанофрагментов из графеновых слоев (графитовых нановолокон (nanofibers), углеродных нанотрубок (nanotubes), углеродных наноячеек (nanoshells), углеродных нитей (fibrils) и др.), проводят предварительную очистку наноматериала (например, посредством его отжига в инертном газе) от вредных примесей и присоединенных функциональных групп оксидного и др. типа, затрудняющих или препятствующих сорбции водорода наноматериалом;
обеспечивают (любым достаточно технологичным и экономичным способом) образование в углеродном наноматериале на его межфрагментарных поверхностях (границах) раздела слоя хемосорбированного водорода, способного пропускать в наноматериал только атомарный или ионизированный водород при технологичных давлениях, температурах и временах наводороживания, не превышающих 300 бар, 1000 К и 300 ч соответственно;
обеспечивают (любым достаточно технологичным и экономичным способом) образование на графеновых внутренних поверхностях (слоях) в нанофрагментах углеродного наноматериала слоя хемосорбированного водорода, приводящего к определенному ослаблению когезии между соседними графеновыми слоями наноматериала в степени, необходимой и достаточной (в комплексе с остальными операциями) для итогового осуществления полислойной интеркаляции водорода (до ~10 и более мас.%) при наводороживании материала при технологичных давлениях, температурах и временах процесса, не превышающих 300 бар, 1000 К и 300 ч соответственно;
обеспечивают (любым технологичным и экономичным способом, например, каталитической атомизации молекулярного водорода, термической диссоциации молекулярного водорода на раскаленных металлических поверхностях, обработки высокочастотным разрядом, обработки водородной плазмой, электрохимической ионизации водорода и др.) осуществление определенной локальной атомизации и/или ионизации водорода вблизи и/или на межфрагментарных поверхностях (границах) раздела углеродного наноматериала (при его наводороживании) в степени, необходимой и достаточной (в комплексе с остальными операциями) для осуществления в конечном счете полислойной интеркаляции водорода в наноматериал (до ~10 и более мас.%) при технологичных давлениях, температурах и временах процесса, не превышающих 300 бар, 1000 К и 300 ч соответственно;
при использовании в качестве предпочтительного способа каталитическую атомизацию водорода в межфрагментарные области углеродного наноматериала вводят (любым известным способом, например, химическим или электрохимическим) необходимое и достаточное для осуществления необходимой и достаточной степени атомизации водорода (в комплексе с остальными операциями) количество наночастиц металлического катализатора (по меньшей мере один из группы металлов, диссоциативно абсорбирующих водород и включающей Pd, Pt, Ni, Ti, Fe, Co, Nb, Mo, Ta, W, Rh, Ru, Os, Ir, La, Mg и/или их сплавы), а затем проводят наводороживание углеродного наноматериала из газообразного молекулярного водорода (при технологичных давлениях, температурах и временах процесса, не превышающих 300 бар, 1000 К и 300 ч соответственно) до достижения ~10 и более мас.% интеркалированного в материал высококомпактного водорода.