Новые металлгидридные кластеры для хранения водорода |
02.10.2011 г. | |
Исследователи из японского Институт физико-химических исследований RIKEN впервые получили и изучили новый класс гетерометаллических соединений, уникальные свойства которых могут оказаться важными для прорыва в разработке удобных технологий топливных ячеек. Новые кластерные структуры представляют собой ранее неизвестные комбинации редкоземельных и переходных металлов, идеально подходящих для компактного хранения водорода. Обратимое присоединение и высвобождение водорода из полигидридных гетерометаллических кластеров (сверху). Изменение структуры гидридного кластера при этом напоминает движение пантографа-токоприемника трамвая или электропоезда (снизу). (Рисунок из Nature Chemistry, 2011; DOI: 10.1038/NCHEM.1147) Одним из методов решения проблемы хранения и транспортировки водорода является использование для хранения водорода гидридов металлов. В соответствии с этим подходом при образовании гидрида металла образуется твердое соединение, естественно занимающее гораздо меньший объем, чем эквивалентное количество газообразного водорода, а также, зачастую отличающееся меньшей опасностью, чем сам водород. Извлечение водорода из гидрида может производиться за счет увеличения температуры или в результате какого-либо другого воздействия. В состав новых гетерометаллических кластеров, полученных учеными из RIKEN, входят редкоземельные металлы и d-металлы, при этом полученные системы сохраняют в себе положительные качества обоих типов металлов. В отличие гидридов многих других металлов гидриды редкоземельных элементов можно изучать методом рентгеноструктурного анализа, что облегчает работы по разработке моделей и систем-прототипов для хранения водорода. Однако, к сожалению, гидриды редкоземельных элементов не способны к обратимому поглощению и испусканию водорода, в новых системах такой процесс стал возможным благодаря введению в их состав таких переходных металлов как вольфрам и молибден. Хотя гетерометаллические гидриды, содержащие и редкоземельные и переходные металлы, изучались и ранее, основной целью исследователей из RIKEN были гидриды, содержащие несколько атомов редкоземельного элемента с составом Ln4MHn (Ln – редкоземельный металл-лантаноид, например, иттрий, M – вольфрам или молибден и H – водород). Исследование этих систем показало, что эти комплексы отличаются уникальной реакционной способностью в обратимом поглощении водорода, их свойства могут оказаться очень полезными для разработки будущих гидридных систем хранения и транспортировки водорода. Источники: |