Американські дослідники розробили унікальну технологію зберігання водневого палива

142 Views Comment Off

Літій-іонні акумуляторні батареї, які мають досить високу вартість, невелику надійність і представляють собою потенційну небезпеку, продовжують наполегливо проштовхуватися деякими компаніями, такими, як відома Tesla Motors, як єдино можливий вид джерела енергії для електричних автомобілів нинішнього і майбутнього покоління. Але деякі з нас напевно пам’ятають, що в не такому вже й далекому минулому водневі паливні елементи також розглядалися в якості джерел енергії майбутніх автомобілів. Однак, початку широкого використання паливних елементів перешкоджало і перешкоджає зараз відсутність надійних і безпечних технологій зберігання водневого палива.

Працюючи на замовлення американського Міністерства Енергетики (US Department of Energy, DoE), дослідники з університету Райс розробили декілька видів наноматеріалів, що складаються з шарів графена, які розділені “стовпами” нанотрубок з нітриду бору. Параметри нового матеріалу щодо зберігання водню повністю задовольняють, а багато в чому і перевищують ряд вимог, виставлених Міністерством Енергетики.

Справедливості заради слід зазначити, що новий гібридний наноматеріал поки існує лише у вигляді комп’ютерних моделей. Але, як показує практика, в більшості випадків властивості реального матеріалу не сильно відрізняються від властивостей і параметрів, отриманих в результаті теоретичних розрахунків.

Відповідно до вимог DoE, розроблюваний матеріал повинен мати здатність до зберігання водню в кількості, маса якого становить мінімум 5.5 відсотків від маси матеріалу. Цей “норматив” вчені з університету Райс перевиконали в кілька разів, їх матеріал здатний зберігати водень в кількості 12 відсотків від його ваги в нормальних умовах. А при охолодженні матеріалу до температури в -196 градусів Цельсія кількість водню, що зберігається збільшується до 15 відсотків.

Для того, щоб отримати такі значні числові дані, дослідники вивчили безліч комбінацій різних наноматеріалів. В якості цих матеріалів використовувався звичайний графен, моношаровий нітрид бору (борографен), вуглецеві нанотрубки і нанотрубки з нітриду бору як у чистому вигляді, так і з домішками інших хімічних елементів, літію, кисню і водню. Але найкращі результати показав графен з нанотрубками з нітриду бору, в певні місця якого були добавлено атоми кисню.

В отриманому гібридному матеріалі за рахунок притягуючих сил Ван Дер Вальсу утворюються стійкі зв’язки між самим матеріалом і атомами водню, якими насичується матеріал. Цьому, у великій мірі, сприяє наявність атомів кисню, з якими, як відомо, водень утворює одне з найстабільніших хімічних сполук – воду.

“Додавання кисню в основу матеріалу дає нам добре сполучення водню з матеріалом через природу зарядів цих частинок і їх взаємодій” – розповідає Роуцбе Сасаварі (Rouzbeh Shahsavari), вчений-матеріалознавець з університету Райс, – “Як всім відомо, водень і кисень досить добре поєднуються один з одним з хімічної точки зору”.

Крім великої ємності по відношенню до водню, новий гібридний матеріал здатний витримати більшу кількість циклів його “заправки”, яка перевищує 1,5 тисячі згідно з вимогами Міністерства Енергетики, і він здатний працювати в досить широкому діапазоні тисків, температур та інших параметрів.

... ... .
In : Техно

Related Articles

404