В новой работе, защита которой состоится 28 сентября, шведский физик Сергей Лузан, сотрудник Университета Умео, описывает новые материалы для эффективного хранения водородного топлива и приводит способ получения графеновых и графановых нанолент. Материалы и методы, описанные в работе, открывают интересные перспективы. В частности - подводят к решению главной проблемы водородных двигателей - созданию топливных ячеек, способных хранить значительное количество водорода в достаточно малом объеме.
Водородные двигатели - святой Грааль экологов и борцов с глобальным потеплением - в три или четыре раза более эффективны, чем обычные двигатели внутреннего сгорания, да еще и не производят при работе никаких веществ, кроме обыкновенной воды. Главная беда водородного автомобиля - хранение горючего, ведь водород это газ, имеющий достаточно низкую плотность, и хороший метод хранить его в компактном объеме пока не придумали.
В первой части своей работы Сергей Лузан описывает существующие материалы для хранения водорода - металлоорганические каркасные структуры (metal-organic framework, MOF). Они состоят из кластеров, основанных на цинке или кобальте, которые соединены между собой органическими связями. Эти материалы имеют пористую структуру, поэтому 1 грамм такого материала может иметь общую площадь поверхности (абсорбирующей водород - для этого все и затевалось) размером с несколько футбольных полей. Каждый год синтезируются десятки новых металлоорганических каркасные структур, которые могут быть использованы для создания нового поколения материалов, предназначенных для хранения водорода.
Сергей изучил абсорбцию водорода несколькими новыми материалами, и рассмотрел, какой эффект имеют различные их параметры, такие как площадь поверхности, объем и форма пор. MOF могут хранить очень большие количества водорода при низких температурах, но при комнатной температуре их эффективность заметно снижается (неужели придется оборудовать водородные автомобили холодильниками?). Поэтому Сергей изучил возможные способы увеличить эффективность MOF, в частности с помощью металлических катализаторов, на возможность использования которых указывают некоторые исследования.
- Но в моем исследовании эффект от добавления металлических катализаторов на абсорбцию водорода MOF не подтвердился, - говорит Сергей Лузан.
Во второй части своей работы Сергей описывает материалы, которые он создал с помощью реакций между водородом и фуллереном С60, а также углеродными нанотрубками.
- Описанный в работе метод позволяет использовать фуллерены в качестве относительно недорогого сырья для создания новых соединений, которые, надеюсь, сохранят интересные свойства исходного углеродного наноматериала, - поясняет Лузан.
Эксперименты, проведенные ученым, показали, что в присутствии подходящего катализатора из углеродных нанотрубок и водорода можно получить графеновые и графановые наноленты - очень полезный материал для создания электроники нового поколения.
На фото: Автомобиль на водородных топливных ячейках Nissan FCV
По материалам Университета Умео
