Новости химической науки > новые системы хранения водородного топлива

Традиционно водород хранят, сжимая его под давлением 70 МПа или сжижая при температуре около -252 C. При этом достигается только половина энергетической плотности, необходимой для обеспечения достаточного запаса топлива в емкости размером с обычный бензобак. Раньше считалось, что водород можно химически извлекать из жидких углеводородов (например, из метанола) прямо во время движения автомобиля, однако такой подход оказался бесперспективным. Долгое время исследователям из автомобильных корпораций не удавалось решить проблему "упаковки" водорода. Лишь недавно представители General Motors (GM) и калифорнийской лаборатории HRL в Малибу сообщили о разработке двух новых технологий хранения водорода - криоадсорбции и дестабилизации сложных металлогидридов.

Криоадсорбция - это нечто среднее между хранением в сжатом состоянии и низкотемпературным сжижением. Вначале водород охлаждают до относительно легко достижимой температуры жидкого азота (-196 C), а затем сжимают до 7 МПа, вынуждая его адсорбироваться в трещинах и неровностях материала с высокой удельной площадью поверхности. Обычно в качестве такого материала используют порошкообразный активированный уголь, однако более многообещающими являются высокопористые полимеры и материалы на основе металлоорганических молекулярных "клеток" - объемных углеводородных структур, в которых заключены атомы металлов.

Другое направление, осваиваемое в GM, касается разработки металлогидридов, в которых атомы легких металлов образуют химические связи с водородом. При нагревании порошкообразные металлогидриды разлагаются, освобождая водород. Но для этого требуются высокие температуры, поскольку атомы металла и водорода связаны сильными ковалентными связями. В последние годы особое внимание уделяется борогидриду лития, в котором атомы металла связаны с группами атомов водорода слабыми ионными связями.

В 2004 г. команде Джона Ваджо (John Vajo) из HRL удалось добиться существенного снижения температуры разложения металлогидридов за счет добавления в них кремния и других веществ, способствующих образованию сложных металлогидридных систем. Атомы металла предпочтительнее соединяются с атомами примеси, которые вытесняют водород. Например, использование гидрида магния в качестве дестабилизирующего агента для борогидрида лития снижает температуру его разложения с 400 до 275 C. Кроме того, массовое содержание водорода в этом гидриде достигает 9%, т.е. заметно превышает необходимый для практического использования минимум в 6,5%. Возможно, сотрудники HRL смогут синтезировать соединение, из которого водород будет высвобождаться всего при 150 C. К сожалению, для повторной заправки полученных материалов водородом пока требуется не менее получаса.

Источник: В мире науки