Baner vejen for mere effektive brintbiler

Brintdrevne køretøjer udsender kun vanddamp fra deres udstødningsrør, at tilbyde et renere alternativ til fossilt brændstof-baseret transport. Men for at brintbiler skal blive mainstream, forskere skal udvikle mere effektive brintlagringssystemer. Nu, forskere, der rapporterer i ACS' Materialernes kemi har brugt metal-organiske rammer (MOF'er) til at sætte en ny rekord for brintlagringskapacitet under normale driftsforhold.

Ifølge det amerikanske energiministerium, i 2017 havde USA 34 offentligt tilgængelige brinttankstationer, med 31 af disse i Californien. Sammen med øget brændstofinfrastruktur, teknologiske fremskridt er nødvendige for den udbredte anvendelse af brintbiler. I særdeleshed, forbedrede brintlagringssystemer kunne øge bilernes rækkevidde og samtidig reducere omkostningerne. Nuværende brintbiler bruger dyre, omfangsrige køle- eller kompressionssystemer til at opbevare nok brint til acceptable køreområder. Jeffrey Long og kolleger spekulerede på, om de kunne bruge MOF'er til at opbevare mere brintbrændstof under normale kørselsforhold. MOF'er er forbindelser, der indeholder metalioner koordineret til organiske ligander. 3D-strukturerne i nogle MOF'er danner porer, der kraftigt adsorberer molekyler af brintgas og får dem til at tiltrække andre molekyler, hvilket kunne tillade gassen at kondensere under nær-omgivelsesforhold.

For at bestemme den bedste MOF til brintlagring, forskerne testede fire forskellige forbindelser - to der indeholdt nikkel og to der indeholdt kobolt som det koordinerende metal. En MOF kaldet Ni ₂ ( m -dobdc) viste den højeste brintlagringskapacitet over en række tryk og temperaturer. Ved omgivelsestemperatur og et meget lavere tanktryk end brugt i nuværende brintbiler, Ni ₂ ( m -dobdc) satte en ny rekord for brintlagringskapacitet på 11,9 g brændstof pr. liter MOF-krystal. MOF'en havde en væsentlig større lagerkapacitet end komprimeret brintgas under samme forhold. Da forskerne undersøgte strukturen af ​​MOF ved neutrondiffraktion, de fandt ud af, at en enkelt pore indeholdt syv specifikke bindingssteder for brintgas, der muliggjorde tæt pakning af brændstoffet.