Разработана новая методика хранения водорода для питания автомобилей на топливных элементах

Исследователи из Северо-западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс, разработали новую методику для эффективного хранения водорода для питания автомобилей на топливных элементах.

До сих пор двумя наиболее реальными путями хранения водорода была либо заморозка газа при температуре около -250 градусов по Цельсию, либо сжатие газа. Оба эти подхода могут предоставить автомобилям топливные элементы в достаточном количестве, но требуют систем, которые делают такие машины слишком дорогими.

Теперь исследователи начали серию экспериментов с хранением водорода в молекулярной клетке из цепочки углерода, кислорода и водорода, которые связаны с ионами металлов. Эти металл-органические структуры связывают водород, что позволяет восстанавливать газ при нагревании.

Группа утверждает, что один грамм полученного материала можно сравнить с пространством примерно 1300sqm, что эквивалентно примерно 6 с половиной теннисным кортам. Кроме того, поскольку все материалы имеются в наличии, технология будет чрезвычайно доступной.

Хранение водорода в металл-органических каркасах

Металл-органические каркасы (MOF) представляют собой кристаллические пористые материалы, построенные из ионов металлов, соединённых органическими линкерами. Их главная особенность — чрезвычайно высокая удельная площадь поверхности, достигающая тысяч квадратных метров на грамм вещества. Именно эта разветвлённая внутренняя поверхность позволяет адсорбировать значительные объёмы газа.

В случае водорода связывание происходит за счёт физической адсорбции: молекулы H2 удерживаются на стенках пор слабыми ван-дер-ваальсовыми силами. Это обратимо — при нагреве или сбросе давления газ высвобождается без химического разложения носителя. Главное преимущество перед компрессионными баллонами и криогенными баками в том, что MOF работают при относительно умеренных давлениях и температурах, не требуя сверхпрочных сосудов либо постоянного охлаждения до минус 250 градусов.

Ключевая проблема технологии на 2011 год — низкая гравиметрическая плотность хранения. Для практического применения в автомобилях требуется, чтобы масса запасённого водорода составляла не менее 5-6 процентов от общей массы системы хранения. Большинство MOF достигают таких показателей лишь при температурах жидкого азота, что сводит на нет выигрыш в простоте конструкции. Исследования направлены на усиление энергии связи водорода с каркасом путём введения открытых металлических центров и оптимизации размера пор.

Хранение водорода в металл-органических каркасах

Читайте также