Водород - газ с высокой летучестью является чистым источником энергии и может считаться перспективным энергоносителем в будущем.
Однако хранение водорода достаточно сложный процесс, который обходится довольно дорого. Его можно хранить в резервуарах под давлением до 700 бар, либо сжижать, охлаждая до минус 253 градусов по Цельсию. Обе процедуры потребляют дополнительную энергию.
Команда исследователей под руководством Андреаса Стирла из Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) в содружестве с учеными из университетов Кельна и Гамбурга заложила основы альтернативного метода хранения водорода в крошечных наночастицах из драгоценного металла палладия, всего 1,2 нанометра в диаметре.
Палладий давно известен своей способностью поглощать водород, как губка. Однако до сих пор извлечение водорода из материала представляло значительную проблему.
В проведенных исследованиях ученые используют частицы палладия размером всего около одного нанометра, т.е. миллионной доли миллиметра.
Чтобы крошечные частицы были достаточно прочными, они стабилизированы сердечником из редкого благородного металла иридия. Кроме того, они прикреплены к графеновой подложке - чрезвычайно тонкому слою углерода с интервалом всего два с половиной нанометра, создавая регулярную периодическую структуру.
Используя источник рентгеновского излучения DESY PETRA III удалось проконтролировать как частицы палладия вступают в контакт с водородом: по сути, водород прилипает к поверхности наночастиц и практически не проникает внутрь.
Все, что нужно для восстановления накопленного водорода, - это добавить небольшое количество тепла. Водород быстро высвобождается с поверхности частиц, потому что молекулам газа не нужно проталкиваться наружу изнутри кластера.
Результаты исследований свидетельствуют о том, что ультрамалые скопления частиц палладия на графене позволяют создать стабильную систему хранения водорода с большой площадью хемосорбции поверхности и простым процессом его извлечения.
Ученым еще предстоит выяснить какой максимальной плотности хранения можно достичь с помощью этого нового метода. Тем не менее, прежде чем перейти к практическому применению, необходимо решить некоторые проблемы.
Кроме того, рассматриваются и другие формы углеродных структур, которые могут быть даже более подходящим носителем, чем графен. Одним из рассматриваемых вариантов является использование углеродных губок с крошечными порами, внутри которых может поместиться значительное количество наночастиц палладия.
