Материалы для хранения водорода должны удовлетворять ряду незамысловатых свойств – удерживать его в большом количестве при комнатной температуре, быстро высвобождать его при не слишком высоких температурах, не разрушаться при циклировании, а также стоить как можно меньше. Однако материал, который в полной мере соответствует запросам, так до сих пор и не был разработан.
Довольно большой интерес привлекают углеродные материалы. К настоящему моменту были опробованы металлоорганические комплексы (например, вольфрама), углеродные нанотрубки, фуллерены и т.д. Многие из этих материалов способны абсорбировать свыше 6 масс. % водорода. Весьма перспективными выглядят комплексы, образующиеся при реакции переходных металлов (например, Ti) с этиленом. Предположительно, они могут накапливать до 5 молекул H2 на один атом переходного металла.
Исследователи из University of Virginia (США) изучили способность этиленовых комплексов ряда переходных металлов к адсорбции водорода методом наногравиметрии. Для измерения изменений массы использовался способ, основанный на детектировании поверхностных акустических волн (surface acoustic wave sensor, SAWS), – уникальная методика, позволяющая детектировать изменения массы в 4 пикограмма. Комплекс получали методом импульсного лазерного осаждения (pulsed laser deposition, PLD) – вращающаяся металлическая мишень облучалась мощным лазером в атмосфере этилена. Образующееся вещество осаждалось в виде пленки нанометровой толщины на поверхность акустического масс-анализатора и обрабатывалось водородом.
На рисунке 1 показано увеличение массы образцов, помещенных в атмосферу водорода. Поглощение водорода протекает со скоростями, сравнимыми с лучшими материалами для хранения H2. Чтобы убедиться, что это действительно абсорбируется водород, а не протекают какие-либо иные процессы, исследователи заменили его дейтерием. Изменение массы увеличилось вдвое, что подтвердило абсорбцию. Также авторы установили, что атомы титана в материале распределены равномерно и не образуют кластеры, что могло бы отрицательно сказаться на поглощении водорода.
Однако систематических экспериментов по десорбции водорода пока не было проведено. При нагревании до 400 К высвобождение водорода не происходит, но это все-таки слишком низкая температура. Поэтому авторы планируют продолжить исследования, а также расширить их за счет комплексов переходных металлов с другими углеводородами.
Работа «High Capacity Hydrogen Absorption in Transition Metal-Ethylene Complexes Observed via Nanogravimetry» опубликована в журнале Physical Review Letters.
Довольно большой интерес привлекают углеродные материалы. К настоящему моменту были опробованы металлоорганические комплексы (например, вольфрама), углеродные нанотрубки, фуллерены и т.д. Многие из этих материалов способны абсорбировать свыше 6 масс. % водорода. Весьма перспективными выглядят комплексы, образующиеся при реакции переходных металлов (например, Ti) с этиленом. Предположительно, они могут накапливать до 5 молекул H2 на один атом переходного металла.
Исследователи из University of Virginia (США) изучили способность этиленовых комплексов ряда переходных металлов к адсорбции водорода методом наногравиметрии. Для измерения изменений массы использовался способ, основанный на детектировании поверхностных акустических волн (surface acoustic wave sensor, SAWS), – уникальная методика, позволяющая детектировать изменения массы в 4 пикограмма. Комплекс получали методом импульсного лазерного осаждения (pulsed laser deposition, PLD) – вращающаяся металлическая мишень облучалась мощным лазером в атмосфере этилена. Образующееся вещество осаждалось в виде пленки нанометровой толщины на поверхность акустического масс-анализатора и обрабатывалось водородом.
На рисунке 1 показано увеличение массы образцов, помещенных в атмосферу водорода. Поглощение водорода протекает со скоростями, сравнимыми с лучшими материалами для хранения H2. Чтобы убедиться, что это действительно абсорбируется водород, а не протекают какие-либо иные процессы, исследователи заменили его дейтерием. Изменение массы увеличилось вдвое, что подтвердило абсорбцию. Также авторы установили, что атомы титана в материале распределены равномерно и не образуют кластеры, что могло бы отрицательно сказаться на поглощении водорода.
Однако систематических экспериментов по десорбции водорода пока не было проведено. При нагревании до 400 К высвобождение водорода не происходит, но это все-таки слишком низкая температура. Поэтому авторы планируют продолжить исследования, а также расширить их за счет комплексов переходных металлов с другими углеводородами.
Работа «High Capacity Hydrogen Absorption in Transition Metal-Ethylene Complexes Observed via Nanogravimetry» опубликована в журнале Physical Review Letters.
