Найден новый материал для хранения водорода

Разработка надежного способа хранения водорода во многом определяет будущее развитие водородной энергетики. Несмотря на поиски в самых разных направлениях, включая клатраты, углеродные нанотрубки и другие наноструктуры, пригодного для практического применения материала пока не найдено.

В статье А. Филипса (Adam Phillips) и Б. Шиварама (Bellave Shivaram) из университета штата Вирджиния (США), опубликованной в Physical Reviews Letters, описаны эксперименты по синтезу вещества, обладающего замечательными способностями поглощения водорода при нормальных температурных условиях. Композиты на основе металлического титана продемонстрировали возможность поглощения 12,4% водорода (весовая доля водорода в образце). Это значительно превышает уровень 5,4%, который был определен Министерством энергетики США как пороговое значение, при достижении которого имеет смысл поддерживать дальнейшие разработки за счет федерального бюджета.

Авторы исследования исходили из теоретических работ, которые предсказывали возможность связывания молекулярного водорода с титаном, если атом Ti удастся связать с углеродными наноструктурами. В этом случае, согласно расчетам теоретиков, один атом Ti сможет удерживать 3-5 молекул водорода.

Филипсу и Шивараму удалось получить новый материал следующим образом. Сначала титан испаряли в атмосфере этилена, где, по-видимому, происходит образование связи между отдельными атомами титана и молекулами этилена (возможно соединение одного или двух атомов Ti с одной молекулой этилена). Образующиеся в газовой фазе соединения осаждали на поверхности датчика поверхностных акустических волн, с помощью которого определяли нанограммовые количества связанного водорода.

Д-р Филипс объясняет, что полученный материал поглощает водород в режиме, когда связь между водородом и титаном сильнее, чем при физической адсорбции, но при этом она слабее, чем при хемосорбции. Это открывает широкие возможности для дальнейших исследований, поскольку основная часть ранних работ по поиску аккумуляторов водорода использовала методы физической адсорбции, а для них требовались низкие температуры. С другой стороны, методы хемосорбции для выделения водорода требовали повышенной температуры для разрушения химической связи между водородом и веществом-поглотителем.

Исследователи подчеркивают, что их работа - лишь самый первый шаг в новом направлении. Во-первых, им удалось получить по сути лишь мономолекулярный слой нового вещества. Во-вторых, неясно пока, как десорбировать водород из соединения с титаном. Необходимо также продолжить поиски новых соединений титана с другими органическими молекулами (бензолом и другими циклическими соединениями), сообщает Physics World.