Крачка напред към ефективно съхранение на водород

За да можем един ден да използваме водорода като масов източник на енергия за транспортни цели, ще ни е нужен материал, който да съхранява големи количества водород при стайна температура и при нормално налягане, и да бъде многократно използваем. До момента учените, работещи в тази посока, не бяха открили нито един достоен "кандидат", който може да посрещне тези изисквания, пише PhysOrg.com.

Ново американско-китайско проучване прави обаче решителна крачка към постигането на тази цел.

Международният екип е открил порест материал, който може да съхранява водород с плътност до 4,6% от общата си маса. Така учените успяха да преминат границата от плътност 4,3%, която американското Министерство на енергетиката постави през 2010 г.

Авторите на проекта обясняват, че най-голямата трудност в откриването на подобен материал се състои в изпълнението на множество изисквания, които съхранението на водорода поставя пред него.

Така например предишни изследвания откриха, че металхидридите могат да съхраняват водород с плътност до 20%. В този случай обаче материалът може да бъде използван само веднъж. Освен това водородът се отделя от тях при много високи температури.

Други изследвани материали като въглеродните нанотръби и металните или ковалентни органични рамки могат да се използват многократно, но тук пречката е, че абсорбацията на водород става при много ниски температури.

Разликата в капацитета на даден материал се крие в силата на химичните връзки – в единия случай тя е много силна, а в другия – прекалено слаба. За да постигнат успех, учените трябва да създадат материал, улавящ водородните молекули със средна по сила връзка.

Те използвали методи за моделиране и симулации, за да изследват капацитета за съхранение на водород на порести листове от органични пигменти, съдържащи в себе си метални атоми. Те установили, че при добавяне на метала Скандий (Sc), листовете могат да съхраняват равномерно в себе си водород с плътност до 4,6%.

В допълнение Скандият има други атрактивни качества. Той е по-лек от другите преходни метали, което олекотява цялата система за съхранение. От друга страна, Sc атомите са големи, което им позволява да уловят повече водородни молекули.