Откритие отваря нови възможности за ефективно съхранение на водород

В скорошна научна статия, публикувана в Nature Chemistry, международен изследователски екип, воден от Аархуския университет, Университета в Льовен и Института “Макс Планк” в Щутгарт, представя значителна разработка в областта на съхранението на енергия. Използвайки нанопорьозен материал, базиран на магнезиев борхидрид, г-Mg(BH4)2, изследователите постигат по-добро от всякога уплътняване на водородни молекули. Това може да вдъхнови разработването на нови начини за съхранение и транспортиране на водород, който е ключов компонент от прехода към по-зелена енергийна система.

Повече водород от всякога

Експериментите на екипа успяват да изяснят точната атомна структура и да определят как се организират водородните молекули в нанопорьозния материал. Много е изненадващо, че водородните молекули се адсорбират в различни позиции от азотните и че има място за 3,5 пъти повече водород, отколкото азот. Това се дължи на факта, че водородните молекули могат да формират пента-диводородни клъстери, които не са били наблюдавани досега.

В пента-диводородните клъстери водородните молекули се свързват по два различни начина. В позицията, която се запълва първа, те се свързват чрез слаби вандерваалсови сили, които позволяват на молекулите да се въртят свободно около центъра на тежестта си.

С адсорбирането на още водород, се запълва следващата позиция, където водородът се свързва към нанопорьозния материал. Изследователският екип открива, че това е нов вид насочено електростатично свързване. Водородните молекули в тази позиция не могат да се въртят свободно, а са фиксирани от други 4 водородни атома в решетестата структура. Макроскопско обемно измерване на газовата адсорбция потвърждава, че има две различни позиции на водорода в твърдата форма и че позициите се запълват една след друга. Нанопорьозният материал може да абсорбира огромно количество водород в зависимост от състава, г-Mg(BH4)2Ч2.33H2. Това означава, че водородът се уплътнява два пъти повече в порьозния материал, отколкото в течна форма.

Вдъхновение за нови разработки

Водородът е във фокуса на проучванията в областта на съхранението на възобновяема енергия от десетилетия, защото има най-високото тегловно енергийно съдържание. От друга страна, има ниско обемно енергийно съдържание. Затова се отделя много внимание на адсорбирането на водород в нанопорьозни материали, но досега не е било възможно да се постигнат сегашните резултати, нито да се определи как точно адсорбираните молекули се организират и свързват с порьозния материал, за да се уплътнят изключително добре.

Тези нови открития предоставят фундаментално научно разбиране за това как водородът може да се свързва в порьозна материя, както и вдъхновение за разработването на нови материали за съхранение на водород в твърда форма.