Przecław News

Informacje o Polsce. Wybierz tematy, o których chcesz dowiedzieć się więcej w Wiadomościach Przecławia.

Zaawansowane badania pozwoliły na magazynowanie wodoru o dużej gęstości

Zaawansowane badania pozwoliły na magazynowanie wodoru o dużej gęstości

podsumowanie

Nanomateriały cieszą się dużym zainteresowaniem w zakresie magazynowania gazu, jednak osiągnięcie dużej pojemności magazynowania pozostaje wyzwaniem. Tutaj, stosując dyfrakcję proszku neutronów, objętościową adsorpcję gazu, nieelastyczne rozpraszanie neutronów i obliczenia pierwszych zasad, badamy strukturę borowodorku magnezu zawierającą małe pory i częściowo naładowane ujemnie, niepłaskie wnętrze do adsorpcji wodoru i azotu. Wodór i azot zajmują wyraźnie różne miejsca adsorpcji w porach, przy bardzo różnych pojemnościach właściwych wynoszących 2,33 H2 i 0,66 N na Mg(BH4)2. Wodór cząsteczkowy jest bardzo gęsto upakowany, około dwukrotnie gęstszy niż wodór ciekły (144 g H2 na litr objętości porów). Znaleźliśmy pięciokątną grupę wodorową, w której cząsteczki H2 w jednej pozycji mają swobodę rotacji, podczas gdy cząsteczki H2 w innej pozycji mają dobrze określoną orientację i kierunkowe oddziaływanie ze szkieletem. Badanie to pokazuje, że gęsto upakowany wodór można stabilizować w materiałach o małych porach pod ciśnieniem otoczenia.

Efektywne magazynowanie wodoru, kluczowy element przyszłych systemów energetycznych, staje się rzeczywistością. Osiągnięcie to niesie ze sobą ogromną obietnicę zwiększenia wydajności i opłacalności wykorzystania energii wodorowej, ponieważ umożliwia magazynowanie wodoru o dużej gęstości.

Profesor Hyunchul Oh z Wydziału Chemii UNIST poinformował o pionierskim rozwoju w dziedzinie magazynowania wodoru. Badania skupiają się na nanostrukturze borowodorku magnezu (Mg(BH4)2), która wykazuje zdolność do magazynowania wodoru przy dużych gęstościach nawet w normalnym ciśnieniu atmosferycznym. Korzystając z zaawansowanej technologii adsorpcji o dużej gęstości, zespół badawczy z powodzeniem pokonuje wyzwanie związane z niską pojemnością magazynowania wodoru, powszechnie spotykane w magazynowaniu i transporcie wodoru.

„Nasz opracowany materiał umożliwia bezpieczne i wydajne magazynowanie dużych ilości wodoru, przewyższając tradycyjne metody magazynowania wodoru” – wyjaśnia profesor Oh.

Wodór, obiecujące paliwo przyszłości, stwarza trudności w magazynowaniu na dużą skalę ze względu na słabe interakcje międzycząsteczkowe. Poprzednie metody polegały albo na radykalnym zwiększeniu ciśnienia do 700 atm, albo na obniżeniu temperatury do -253°C w tej samej objętości, aby uzyskać dużą pojemność magazynu. Metody te były jednak niewystarczające pod względem skuteczności.

READ  „Magia” kwantowa i chaos czarnych dziur mogą pomóc wyjaśnić pochodzenie czasoprzestrzeni

Zespołowi badawczemu udało się wytworzyć nanoporowaty wodorek kompozytowy, wodorek magnezu, poprzez połączenie stałego wodorku boru (BH4)2 i kationowego metalicznego magnezu (Mg+). Opracowany materiał umożliwia przechowywanie pięciu cząsteczek wodoru w trójwymiarowym układzie, co pozwala na magazynowanie wodoru o dużej gęstości.

Opisany materiał wykazuje zdolność magazynowania wodoru na poziomie 144 g/l na objętość porów, przewyższającą metody alternatywne, takie jak magazynowanie wodoru w postaci gazu w stanie ciekłym (70,8 g/l). Ponadto gęstość cząsteczek wodoru w materiale jest większa niż w stanie stałym (gęstość 86 g/l).

Ponadto zespół badawczy zastosował różne techniki analityczne, w tym rozpraszanie neutronów, wolumetrię kriogeniczną i obliczenia DFT, aby precyzyjnie określić pozycje cząsteczek i zrozumieć, w jaki sposób tak duża ilość wodoru może znajdować się w porach.

„Nasze odkrycia stanowią ważny krok w kierunku rozwiązania problemu magazynowania wodoru, który stanowi kluczową przeszkodę w powszechnym stosowaniu paliwa wodorowego w transporcie publicznym” – mówi profesor Oh. „To osiągnięcie zapewnia możliwość poprawy gęstości magazynowania w ujęciu objętościowym, wyczyn, który został już osiągnięty.” . Nieuchwytny przy obecnych technologiach, przy jednoczesnym zwiększeniu wydajności i ekonomicznej wykonalności wykorzystania energii wodorowej.

Wyniki badań opublikowano w Internecie 6 lutego w Nature Chemistry, prestiżowym międzynarodowym czasopiśmie chemicznym. Badanie przeprowadzono w ramach projektu wsparcia średniej wielkości naukowców wspieranego przez Koreańską Fundację Badawczą Ministerstwa Nauki i ICT.

Odniesienie do czasopisma

Hyuncheol Oh, Nikolai Tumanov, Voraksmi Pan i in., „Micropore Hydrode Frameworks Store gęsto upakowany wodór”, Nature Chemistry, (2024).

/Wydanie ogólne. Ten materiał od oryginalnej organizacji/autora(ów) może mieć charakter chronologiczny i został zredagowany pod kątem przejrzystości, stylu i długości. Mirage.News nie zajmuje stanowisk korporacyjnych ani stron, a wszystkie opinie, stanowiska i wnioski wyrażone w niniejszym dokumencie są wyłącznie opiniami autorów. Zobacz całość tutaj.