Редколлегия Физикохимия Поверхности и Защита Материалов - Новые горизонты водородной энергетики

Исследователи из Великобритании получили материал, способный к запасанию больших количеств водорода, в то время как их коллеги из Китая разработали способ быстрого высвобождения H₂.

Дизайн кристаллической решетки способствует адсорбции водорода при высоком и низком давлении, что увеличивает емкость материала. (Рисунок из Chem. Commun., 2009, 1025)

Мартин Шрёдер (Martin Schröder) из Университета Ноттингема смог получить новый пористый материал для хранения водорода с существенно увеличенной емкостью [1]. Пинг Вонг (Ping Wang) из Академии Наук Китая обнаружил, что высвобождение водорода из аминоборанов может быть ускорено за счет их механического перемалывания совместно с гидридом магния [2].

Полученный Шрёдером материал для хранения водорода – координационный полимер, содержащий ионы меди(II). Полимер может запасать до 10 массовых процентов водорода при давлении 77 бар и температуре 77 K, такая емкость к настоящему времени является максимальной.

Другое требование, ключевое для развития водородной энергетики, заключается в методиках, способствующих быстрой «зарядке» материала водородом и его быстрому высвобождению, что должно обеспечить быстрый цикл зарядка-разрядка потенциальных двигателей на водороде.

Работа Вонга была посвящена изучению свойств аминоборанов, также обладающих высокой емкостью хранения водорода, однако отличающихся малой скоростью его высвобождения. Техника перемалывания, предложенная Вонгом, позволяет значительно ускорить процесс высвобождения водорода из аминоборатов. Китайский исследователь уверяет, что с помощью новой методики за четыре часа при температуре 100 градусов Цельсия из аминоборатов можно получить более 8% водорода. Температура 100 градусов Цельсия – наименьшая из известных к настоящему времени температур высвобождения водорода из аминоборатов, понижение температуры важно для контроля за высвобождением водорода и регенерации топлива.

Вонг поясняет, что об ускорении выделения водорода из твердого аммонийборана вследствие его механохимической активации уже сообщалось ранее, однако исследования китайских химиков позволили выявить новый механизм, нехарактерный для амидоборанов щелочных металлов. Вонг полагает, что обнаруженное им высвобождение водорода происходит за счет взаимодействия гидридного водорода в гидриде магния и кислого водорода в аммонийборане.

Шрёдер отмечает, что цель его дальнейших исследований состоит в увеличении прочности связывания водорода с твердыми материалами, желательным является возможность хранение водорода при таком значении температуры, которое больше подходит реальной возможности использования «водородных губок» на практике. Дальнейшая цель Вонга – изучение механизма дестабилизации аминоборанов гидридом калия также для достижения большей «водородной емкости» материалов и лучшей их производительности [3].