Совершенно новый наносорбент способен захватывать и освобождать водород при температуре окружающей среды

Водород без экстремального нагрева? Исследователи сделали шаг к решению одной из ключевых задач чистой энергетики с помощью наночастиц.Водород — это идеальное горючее с точки зрения химии и экологии, но крайне капризное и потенциально взрывоопасное. Успешное развитие водородной энергетики зависит от создания технологий для хранения и транспортировки водорода.Источник: наука.рф

Группа ученых из Чжэцзянского и Фуданьского университетов, а также нескольких научных учреждений Китая представила новый материал для хранения водорода, работающий при температуре около 30°C. Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.

Команда сосредоточилась на литий боргидриде (LiBH₄) — одном из самых эффективных твердых носителей водорода. Этот материал давно рассматривается как перспективный для хранения топлива, так как способен удерживать значительное количество водорода. Однако после его выделения возникает основная проблема — вернуть материал в исходное состояние крайне сложно: для этого обычно нужны высокие температуры и значительные энергетические затраты.

Авторы предложили альтернативный подход. Они синтезировали нанокомпозит из очень мелких частиц LiBH₄ и никелевых кластеров размером около 3 нанометров. После выделения водорода внутри материала образуются кластеры бора и гидрида лития на расстоянии всего 5–10 нм друг от друга, при этом никель сохраняет свою структуру и продолжает действовать как катализатор.

Комнатная температура вместо энергоемкого нагрева

Теоретические расчеты помогли исследователям выявить особенно активные атомы бора — так называемые B_spike. Именно они становятся точками, где легче всего образуются связи между бором и водородом. Чем меньше размеры борных кластеров, тем больше таких реакционноспособных участков.

Никель в этой системе выполняет две функции: помогает молекулам водорода H₂ распадаться на отдельные атомы и одновременно ослабляет связи между атомами бора. Благодаря этому материал может снова превращаться в LiBH₄ уже при 30°C под давлением водорода в 100 бар.

Это значимый результат для отрасли: одна из самых сложных стадий хранения газа — обратимая «зарядка» материала — впервые стала возможной практически при комнатной температуре.

По мнению авторов, предложенная стратегия наноинженерии может также быть использована для создания других твердых накопителей газа, подходящих для транспортировки топлива и применения в топливных элементах.