Химики из Стенфордского Университета открыли новое соединение для хранения водородного топлива

Источник: tehnologyi.ru

Исследователи Стенфордского Университета (Stanford University) открыли новое химическое соединение, богатое водородом, которое, похоже, сможет решить одну из самых сложных проблем применения водородного топлива в автомобилях — хранения достаточно большого объема топлива в достаточно практичном и малом объеме топливного «бака».

Новый материал представляет собой спрессованное бороводородное соединение (боран) аммиака с химической формулой H₃NBH₃ — твердый материал, который уже и сам по себе содержит большое количество водорода. Экспериментируя с таим соединением при повышенных давлениях в атмосфере, насыщенной водородом, ученые смогли увеличить содержание водорода в материале примерно до 50%.

Работу провели выпускница Университета Ю Лин (Yu Lin) и адъюнкт-профессор геологии Венди Мао (Wendy Mao). Результаты исследования опубликованы в интернет издании академического вестника Proceedings of the National Academy of Sciences (Storage of molecular hydrogen in an ammonia borane compound at high pressure).

Одним из требований Министерства Энергетики США к автомобилям на водородном топливе — является их обязательное оснащение к 2015 системами хранения с емкостью не менее 9% водорода по весу. Новый материал, исследованный в Стенфорде (названный авторами «ammonia borane-hydrogen»), содержит объем водорода, превышающий более, чем в три раза требуемый параметр. С учетом того водорода, что уже входит в состав борана аммония (ammonia borane), новый материал может хранить порядка 30 весовых процентов водорода, как говорят авторы исследования.

Однако летучесть водорода требует, чтобы все системы работали при обычном давлении и температуре. Процесс, который авторы исследования использовали для насыщения водородом первичного материала, требует повышенного давления — примерно в 60 тыс. раз более высокого, чем нормальное давление на поверхности Земли.

Для энергетических применений параметры материалов, используемых для хранения водородного топлива, необходимо стабилизировать в районе величин, свойственных нормальным условиям. В настоящее время, большинство машин, работающих на водородном топливе, используют либо сжатый газ, либо водород в жидком состоянии, что требует высокого давления или низких температур. Такие системы требуют особых мер безопасности и требуют повышенных энергетических затрат. По мнению авторов настоящего исследования, в настоящее время не существует материала, который удовлетворял бы в полной мере всем требованиям, предъявляемым к бортовым системам хранения водородного топлива. Если новый материал, полученный в Стенфорде, может быть стабилизирован при нормальном давлении и температуре при условии сохранения высокого уровня содержания водорода, тогда он будет, безусловно, очень многообещающим для подобных применений.

Существует несколько способов, которые авторы собираются использовать в попытке стабилизации соединения в нормальных условиях. Первый из них предполагает альтернативную химическую реакцию с участием некоторого, но пока не определенного катализатора. Если ученые преуспеют в поиске способов «адаптации» нового материала к условиям окружающей среды, это соединение сможет стать важным кандидатом для практического использования.