Nanotechnologia umożliwiająca wydajne magazynowanie wodoru
Jedną z największych przeszkód dla stworzenia pojazdów bezemisyjnych zasilanych wodorem pozostaje znalezienie materiału zdolnego do przechowywania wystarczających ilości wodoru. Niestety ani sprężony wodór w postaci gazowej ani skroplony wodór nie mają wystarczającej gęstości objętościowej. W ramach finansowanego ze środków UE projektu NANOHY (Novel nanocomposites for hydrogen storage applications) opracowano metody teoretycznego modelowania, syntezy, charakterystyki i testowania nowych materiałów nanokompozytowych do magazynowania wodoru. Połączono najnowsze osiągnięcia w dziedzinie wodorków metali — związków, które wiążą wodór i uwalniają go po ogrzaniu — z nowymi koncepcjami dostosowywania właściwości materiału. Rozpoczęto prace eksperymentalne w celu integracji nanocząsteczek wodorku metali z szablonami nanowęglowymi, które służyły jako rusztowanie do wytworzenia nanokompozytów. Krioinfiltracja była jedną z nowych metod zastosowanych do wytwarzania takich kompozytów. Naukowcy udoskonalili właściwości, takie jak temperatura i ciśnienie robocze, łatwa odwracalność wiązania, a także interakcja między wodorkami a środowiskiem, w celu zwiększenia bezpieczeństwa. Powlekanie nanocząstek wodorku w celu wytworzenia samoorganizujących się warstw polimerowych lub zamknięcia ich w powłokach polimerowych zapewnia stabilność i ochronę przed utlenianiem. Projekt NANOHY umożliwił wprowadzenie zaawansowanych metody, takich jak nieelastyczne albo małokątowe rozpraszanie neutronów w celu zbadania systemów nanoograniczonych. Naukowcy zademonstrowali po raz pierwszy nanodyspersję złożonych wodorków w mikroporowym rusztowaniu węglowym. Okazało się, że wodorek magnezu, jeden z najlepiej zbadanych wodorków metalu, przejawia zmodyfikowane właściwości termodynamiczne po wprowadzeniu go do porowatej podpory węglowej. Naukowcy doszli do wniosku, że te efekty termodynamiczne są ograniczone do wodorków odwracalnych i cząstek o rozmiarach mniejszych niż 2 nm. Wreszcie, naukowcy z powodzeniem powiększyli ograniczone do skali nano wodorki i wprowadzili je do laboratoryjnego zbiornika testowego, uzyskując obiecujące wyniki, co stanowi prawdziwy przełom w zakresie trudnego problemu, jakim jest przechowywanie wodoru dla potrzeb gospodarki wodorowej. Nanocząsteczka wodorku wykazywała doskonałe właściwości w zakresie cyklu życia, co wyeliminowało potrzebę zastosowania katalizatora. Wykonano dwadzieścia cykli hydrogenacji/dehydrogenacji. Poza magazynowaniem wodoru inne obszary mogą skorzystać z badań prowadzonych w ramach projektu NANOHY, takich jak rozwój materiałów akumulatorowych o większej pojemności, zwiększonym bezpieczeństwie i lepszych właściwościach w zakresie cyklu życia. Wyniki projektu przedstawiono w kilku publikacjach, podczas warsztatów i na konferencjach.
Słowa kluczowe
Nanotechnologia, magazynowanie wodoru, samochody wyposażone w ogniwa paliwowe, nanokompozyty, wodorki
