En solid vej mod brintlagring

En billig og nyttig lagdelt superlederforbindelse kan også være et effektivt faststofmateriale til lagring af hydrogen. Energiministeriets (DOE) Energy Materials Network (EMN) konsortiums tilgang til at fremskynde opdagelse og udvikling af materialer begynder at betale sig.

Gennem teori og eksperimenter, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskere har opdaget den centrale mekanisme, hvormed magnesiumdiborid (MgB2) absorberer brint og gav vigtig indsigt i reaktionsvejen, der omdanner MgB2 til sin højeste brintkapacitetsform, magnesiumborhydrid (Mg (BH4) 2). Mg (BH4) 2 er et særligt lovende brintlagermateriale på grund af dets høje hydrogenindhold og attraktive termodynamik.

"Den indsigt, som vores undersøgelse giver, er et vigtigt skridt i retning af at frigøre dette materiales potentiale for faststofbrintlagring, "sagde Keith Ray, LLNL -fysiker og hovedforfatter af et papir, der findes på indersiden af ​​septemberudgaven af Fysisk kemi Kemisk fysik .

Opbevaring af brint er en af ​​de kritiske muligheder for teknologier for brintdrevne transportsystemer samt netresistens, energilagring og brug af forskellige indenlandske ressourcer på tværs af sektorer som kan reducere olieafhængigheden.

Brint har en høj gravimetrisk energitæthed - brændselscellebiler på vejen i dag kan køre mere end 300 miles med 5 kilo brint - og nul forurening fra udstødningsrøret. Imidlertid, nuværende brintdrevne køretøjer er afhængige af højtryksbrintlagertanke, som begrænser praktisk infrastruktur. Desuden, brugen af ​​700 bar (700 atmosfærer af tryk) H2 -gas er ineffektiv på grund af kompressionstab.

Solid-state hydrogenlagring i komplekse metalhydrider kan tilbyde meget mere kompakte indbyggede opbevaringssystemer og reduceret driftstryk. Imidlertid, komplekse metalhydrider er ofte kendetegnet ved dårlig kinetik og multi-trins hydrogeneringsveje, der ikke er godt forstået.

I den nye undersøgelse, holdet tog et vigtigt skridt i retning af at forstå og forbedre disse mangler. De fandt ud af, at i de indledende faser af brinteksponering, MgB2 kan hydrogenere til Mg (BH4) 2 uden dannelse af mellemprodukter. Da disse mellemprodukter er kendt for at hæmme den hastighed, hvormed et brintkøretøj kan tankes, muligheden for at undgå dem er en vigtig udvikling i retning af at gøre MgB2 praktisk levedygtig.

"Vi viste, at hvis du kan kombinere spektroskopi, første principper beregninger og kinetisk modellering, det er muligt at forstå reaktionsvejen og den specifikke kemiske mekanisme på en måde, der ikke er blevet gjort før, "sagde Tae Wook Heo, LLNL materialeforsker og medforfatter. Forskergruppen opdagede også, at MgB2 -hydrogenering sker i to separate reaktionstrin, når brintmolekyler splittes og vandrer til udsatte kanter i materialet.

Brandon Wood, den LLNL materialeforsker, der leder projektet, sagde, at denne forskning giver en køreplan for at integrere eksperimenter og teori mod en mere omfattende forståelse af komplekse reaktioner i faststofbrintlagermaterialer. Forskningen er en del af en bredere undersøgelse af komplekse metalhydrider, der udføres gennem Department of Energy's Hydrogen Storage Materials — Advanced Research Consortium (HyMARC).