Создан новый метод хранения водорода и метана для топливных элементов

Исследователи из Северо-Западного университета создали новые материалы со сверхвысокой пористостью и площадью поверхности. Они позволят хранить большие объемы водорода и метана для топливных элементов. Последние найдут применение, например, в транспортных средствах и космических аппаратах. О результатах исследования авторы рассказали на страницах журнала Science.

Для хранения различных газов сегодня используют специальные вещества — адсорбенты. Их можно разделить на два типа — физические и химические. Первые образуют связь с другими соединениями за счет физических взаимодействий, например слабых ван-дер-ваальсовых связей, а вторые — за счет образования химических связей. Такие материалы должны обладать развитой поверхностью и большой пористостью, а также хорошим сродством к веществам, которые они сорбируют. Важно, чтобы размер пор у такого материала полностью соответствовал размеру молекул газа, которые он призван хранить в себе.

До сих пор одним из самых перспективных материалов в этом плане была платина. Она собирает большое количество водорода, но имеет существенный недостаток — высокую цену. В качестве замены этому металлу ученые уже давно разрабатывают альтернативные материалы. Хорошо себя в этом плане зарекомендовали металл-органические каркасы (МОК). Они дешевле традиционных адсорбентов и способны хранить большое количество газа при безопасных давлениях.

В новом исследовании ученые представили МОК, получивший название NU-1501. Он построен из органических молекул — гексадентатных ароматических линкеров — и ионов металла, таких как алюминий и железо. В нем ионы металлов собраны в кластеры, которые удерживаются вместе органическими группами. Все это в целом позволяет получить ультрапористую структуру, которая способна хранить огромное количество водорода.

Испытав адсорбционные способности нового материала, команда исследователей выяснила, что при давлении в 100 атмосфер и температуре в -3 °C он способен хранить до 0,5 грамма водорода на грамм собственной массы. Это один из самых высоких показателей среди МОК, но исследователи не планируют останавливаться. Они теперь поняли, в каком направлении стоит двигаться, и будут пытаться создать новые соединения с похожей структурой, но лучшими свойствами.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.