Wodór w nanoostrzach

Na Rensselaer Polytechnic Institute trwają testy nowej obiecującej architektury do przechowywania wodoru. Nanoostrza mogą być używane wielokrotnie, bardzo szybko uwalniają i przyjmują wodór, a pracują przy znacznie niższych temperaturach niż podobne systemy. Dzięki tym właściwościom mogą okazać się przydatne przy konstruowaniu samochodów napędzanych wodorem.

Pierwsze nanoostrza na bazie magnezu stworzono w 2007 roku. W przeciwieństwie do nanowłókien są one asymetryczne. W jednym wymiarze są niezwykle wąskie, w innym bardzo szerokie. Pomiędzy nimi jest do 1 mikrometra wolnej przestrzeni.

Przechowywanie wodoru wymaga zastosowania dużych powierzchni. Dzięki temu, że nanoostrza są asymetryczne, można tę duża powierzchnię uzyskać.

Nanoostrza stworzono metodą chemicznego osadzania pod kątem z fazy gazowej. Nanostruktura jest uzyskiwana poprzez doprowadzenie materiału - w tym przypadku magnezu - do fazy gazowej, a następnie umożliwienie mu osadzania się na podłożu. Po ukończeniu procesu osadzania na powierzchni materiału umieszcza się metaliczne kryształy, które więżą wodór. Prototypowe ostrza pokryto palladem.

Departament Energii wysoko zawiesił poprzeczkę dla technologii przechowywania wodoru. Wszystkie nowe materiały muszą pracować w niskich temperaturach, szybko uwalniać wodór, mieć rozsądną cenę oraz nadawać się do recyklingu - mówi Yu Liu, jeden z badaczy.

Naukowcy odkryli, że nanoostrza uwalniają wodór już w temperaturze 67 stopni Celsjusza. Przy temperaturze 100 stopni Celsjusza cały wodór zostaje uwolniony w zaledwie 20 minut. Inne technologie wymagają zastosowania ponaddwukrotnie wyższej temperatury, by tak szybko uwolnić wodór.

Badania przeprowadzone za pomocą dyfrakcji odbiciowej wysokoenergetycznych elektronów (RHEED - reflection high-energy electron diffraction) oraz temperaturowo programowalnej desorpcji (TPD - temperature programmed desorption) wykazały, że prototypowe nanoostrza są w stanie wytrzymać ponad 10 cykli ładowania i rozładowywania.

Naukowcy będą teraz pracowali nad wydłużeniem żywotności ostrzy, gdyż wiedzą już, jaka jest przyczyna ich stopniowej degradacji.

wodór nanoostrza paliwo samochód