Водородный аккумулятор на основе металлоорганического полимера
Водородный аккумулятор на основе металлоорганического полимера
Корейские ученые разработали новый вид пластика - металлоорганический полимер, способный запасать большие объемы водорода и отдавать его по мере необходимости, что упростит использование "чистого" горючего.
Использованию водородной энергетики в массовом масштабе до сих пор мешает отсутствие компактных и безопасных средств хранения водорода. За последние годы не раз сообщали о новых разработках материалов для хранения водорода, в том числе об углеродных нанотрубках, клатратах, ультратонких графитовых слоях и других наноструктурных материалах, но во всех случаях для закачки и хранения водорода требовались низкие температуры или высокие давления.
Разработка корейских ученых из Сеульского государственного университета под руководством Джисун Има (Jisoon Ihm) может стать поворотным этапом в коммерциализации технологий топливных элементов. Ученым удалось найти металлоорганический полимер, имеющий рекордную способность поглощения водорода, и, что не менее важно, способный работать при температуре и давлении окружающей среды.
Как сообщает PhysicsWeb, полимер был найден в результате компьютерного моделирования электронной структуры, при этом были просчитаны несколько комбинаций различных полимеров и металлов и оценены термодинамические характеристики этих макромолекул на основе фундаментальных исходных данных. Среди полимеров в расчетах фигурировали полипиррол, полиамид и полиацетилена, а в качестве металлов скандий, ванадий и титан.
Кроме того, рассматривались различные варианты присоединения металла к полимерной цепи. В итоге наилучшие показатели по способности поглощения водорода (7,6% по весу, или 63 кг на кубический метр поглощающего материала) оказались у комбинации полиацетилен-титан, которая к тому же является и наиболее дешевой из всех.
Полиацетилен вообще во многих отношениях полимер уникальный. В обычном своем состоянии он является диэлектриком, однако при легировании (введении в него примесей химическим путем) полиацетилен становится проводником, как обычные металлы. На основе полиацетилена разработаны различные варианты проводящих полимеров.
В новом полимере в углеродной цепи полиацетилена чередуются одинарные и двойные связи, при этом каждый атом углерода связан ковалентной связью с атомом водорода, который, в свою очередь, может быть замещен атомом титана. Каждый атом титана может присоединять до 5 молекул водорода. Рекордная абсорбционная емкость материала обусловливается большим числом атомов титана, которые буквально "облепляют" длинную полимерную цепь полиацетилена.
Теперь очередь за экспериментальным подтверждением теоретических расчетов. Корейские ученые совместно с другими исследователями приступили к синтезу новых полимеров и испытаниям их абсорбционной емкости.