Fremstilling af brintlagermaterialer fra industriaffald

Uanset om det er biler, energi eller mobiltelefoner, er det moderne samfund bygget på metaller, og vores fremtid afhænger også stærkt af disse materialer. At opbevare brint på en sikker, kompakt og stadig miljøvenlig måde er stadig en stor udfordring. Metalhydrider kunne være en tiltalende løsning, især til de applikationer, hvor lagersystemets volumen og sikkerhed er et problem – for eksempel i stationære lagre, i brinttankstationer eller skibe – da de kan give en meget høj lagertæthed. Metaller af høj renhed bruges almindeligvis til at fremstille disse lagermaterialer. Trods deres fordele er minedrift og storskalaproduktion af disse materialer en stor belastning for miljøet, da de udleder store mængder drivhusgasser, for ikke at tale om minedriften af ​​råstoffernes indvirkning på selve landskabet.

Forskere ved Helmholtz-Zentrum Hereon Institute of Hydrogen Technology har nu vist, at højkvalitets brintlagringsmaterialer også kan fremstilles af mindre rent industrielt metalaffald. Disse resultater giver os for første gang mulighed for at bruge en cirkulær økonomistrategi til at producere metalhydrider. Som et resultat er deres produktion meget mere miljøvenlig.

"Brugen af ​​cirkulær økonomi-tilgange til produktion af brintlagringsmaterialer giver os mulighed for at tackle de energiudfordringer, som moderne tider udgør for vores samfund på en mere bæredygtig måde," siger Dr. Claudio Pistidda, videnskabsmand ved Hereon Institute of Hydrogen Technology.

Millioner af tons metalaffald genereres hvert år. Genanvendelse af disse materialer er afgørende for at afbøde den trussel, som den stadigt stigende efterspørgsel efter metal udgør for den økonomiske vækst i mange lande. Selvom der for de fleste af de metallegeringer, der anvendes i industrien, er vellykkede genbrugsmetoder på plads, går en betydelig mængde af dem stadig tabt. Fremstilling af metalhydrider fra ellers ikke-genanvendelige materialer kunne opfange store mængder af dette industriaffald, som blev vist af Hereon-forskerne. Metalhydrider synes at være ret ufølsomme for den nøjagtige legeringssammensætning i modsætning til metalliske legeringer, f.eks. til højtydende konstruktionsformål.

"Vores forskning åbner en ny vej til udvikling af miljøvenlige materialer til højtydende brintlagringsapplikationer," siger Dr. Claudio Pistidda.

Sammenlignet med almindelige tryksatte eller flydende brinttanke er metalhydrider en tiltalende løsning til opbevaring af brint ved lavt tryk og moderate temperaturer på en sikker og kompakt måde. Metalforbindelserne formalet til fine pulvere har en høj affinitet for brint. Når de først er udsat for det, fører den høje affinitet til brydning af bindingerne mellem de to brintatomer i brintmolekylet (H₂ ). Derefter binder metallerne sig til de enkelte hydrogenatomer, hvilket resulterer i hydridtyper. Denne proces kan let vendes ved at reducere det tidligere påførte brinttryk for at skabe metalhydriderne eller ved at øge temperaturen. Så ligesom en svamp med vand kan metalhydriderne binde brint i forbløffende mængder og frigive det hurtigt igen.

På Hereon Institute of Hydrogen Technology skaber forskere nanostrukturerede materialer til brintlagring, undersøger bæredygtige produktionsmetoder i stor skala og evaluerer disse materialer i virkelige omgivelser. Deres seneste forskning er blevet offentliggjort i Green Chemistry og Journal of Magnesium and Alloys . + Udforsk yderligere

Fremstilling af brintopbevaringspartikler i mikrometerstørrelse indkapslet i skræddersyede polymermembraner