hrvatski

POHRANJIVANJE VODIKA U NAPREDNIM MATERIJALIMA

Razvoj sigurnih, jedinstvenih i ekonomski isplativih tehnologija pohrane vodika je jedan od većih izazova današnjice. Istraživanje načina pohranjivanja vodika je usmjereno na tehnologije i sustave koji se koriste na vozilima. Automobil s pohranjenih 4-5 kg vodika (40000-50000 litara) može voziti 400-500 km kao prosječni automobil. Vodik se pohranjuje kao stlačeni plin, ukapljen, te čvrstofazno u materijalima (površinskom adsorpcijom, apsorpcijom u materijalima te u kompleksnim i kemijskim hidridima). Cilj nanotehnologijskog pristupa pohranjivanju vodika je ugradnja molekula vodika pri sobnoj temperaturi u nanotvorevine. Glavni izazovi su sinteza fulerena i pronalazak kontroliranog punjenja fulerena vodikovim molekulama te mehanizma njihova kontroliranog otpuštanja. Nanocijevi su zbog male gustoće sposobne brzo apsorbirati vodik pri sobnoj temperaturi. Iako je cijena nanocijevi još uvijek razmjerno visoka, zbog njihove danas jednostavne proizvodnje i zato jer pokazuju najveću apsorpciju vodika pri sobnoj temperaturi konkurentne su drugim materijalima koji se upotrebljavaju za skladištenje vodika. Vodik je reaktivan element koji stvara hidride i čvrste otopine s mnoštvom metala i legura. Postoje dva načina hidriranja metala: izravna disocijativna kemisorpcija i elektroliza vode. Najčešće legure koje se koriste za skladištenje vodika su: Fe-Ti hidridi, La-Ni hidridi i Ti-Zr-V hidridi. Od legura lakih metala najvažniji je MgH2 s kapacitetom pohranjivanja do 7, 6 mas. %. Laki elementi poput B, Al (alanati), Na i K čine stabilne ionske spojeve s vodikom (udio pohrane vodika u LiBH4 iznosi 18 mas. %). MOF materijali (engl. Metal Organic Frameworks) pripadaju kristaliničnim spojevima sastavljenima od metalnih iona ili klastera te organskih molekula pri čemu nastaje jedno-, dvo- ili tro-dimenzijska porozna struktura u čijim porama je moguće pohranjivati vodik (na primjer MOF-74 matrica). Iako se mnogo radi na pronalaženju najboljeg načina pohrane vodika, još uvijek nije pronađen sustav koji bi omogućio komercijalnu upotrebu vodika kao nosioca energije. Zasad je jedina komercijalna primjena vodikovih metalnih hidrida kao izvora energije, baterija, koje se nalaze unutar mobilnih telefona i prijenosnih računala. [1] E. David, An overview of advanced materials for hydrogen storage, Journal of Materials Processing Technology, 54 (2005) 162-163. [2] O. Pupysheva, A. Farajian, B. Yakobson, Fullerene Nanocage Capacity for Hydrogen Storage, Nano Letters, 12 (2008) 767-774. [3] Y.Y. Fan, M. Liu, H.T. Cong, C. Liu, Hydrogen Storage in Single-Walled Carbon Nanotubes at Room Temperature, Science Magazin, 25 (1999) 1127-1129.

pohranjivanje vodika; napredni materijali

nije evidentirano