Разработано новое хранилище наноскопических поровых газов для транспортных средств

Исследовательская группа во главе с Северо-Западным университетом разработала и синтезировала новые материалы со сверхвысокой пористостью и площадью поверхности для хранения водорода и метана для транспортных средств на топливных элементах. Эти газы являются привлекательной альтернативой экологически чистой энергии для топлива, производящего углекислый газ.

Дизайнерские материалы, тип металлоорганического каркаса (MOF), могут хранить значительно больше водорода и метана, чем обычные адсорбирующие материалы, при гораздо более безопасном давлении и гораздо меньших затратах.

«Мы разработали лучший бортовой метод хранения водорода и метана для транспортных средств следующего поколения, работающих на экологически чистой энергии», — сказал Омар К. Фарха, который руководил исследованием. «Для этого мы использовали химические принципы для создания пористых материалов с точной атомной компоновкой, тем самым достигая сверхвысокой пористости».

Адсорбенты представляют собой пористые твердые вещества, которые связывают жидкие или газообразные молекулы с их поверхностью. Благодаря своим наноскопическим порам один граммовый образец материала имеет площадь поверхности, которая будет покрывать 1,3 футбольных поля.

Фарха сказал, что новые материалы также могут стать прорывом для газовой промышленности в целом, поскольку во многих отраслях промышленности и применениях требуется использование сжатых газов, таких как кислород, водород, метан и другие.

Фарха — адъюнкт-профессор химии в Колледже искусств и наук Вайнберга. Он также является членом Северо-Западного международного института нанотехнологий.

Фарха является ведущим и соответствующим автором. Чжицзе Чен, доктор наук в группе Фархи, является одним из первых авторов. Пэнхао Ли, постдокторский сотрудник лаборатории сэра Фрейзера Стоддарта, попечительского совета профессора химии на Северо-западе, также является соавтором.

Транспортные средства, работающие на водороде и метане, в настоящее время для работы требуют сжатия под высоким давлением. Давление водородного бака в 300 раз превышает давление в автомобильных шинах. Из-за низкой плотности водорода достижение этого давления дорого, а также может быть небезопасным, поскольку газ легко воспламеняется.

Разработка новых адсорбирующих материалов, которые могут хранить водород и метан на борту транспортных средств при значительно более низких давлениях, может помочь ученым и инженерам достичь целей энергетики по разработке автомобилей нового поколения для экологически чистой энергии.

Для достижения этих целей необходимо оптимизировать как размер, так и вес бортового топливного бака. Высокопористые материалы в этом исследовании уравновешивают объемную (размерную) и гравиметрическую (массовую) доставляемую емкость водорода и метана, приближая исследователей на один шаг к достижению этих целей.

«Мы можем хранить огромное количество водорода и метана в порах MOF и доставлять их в двигатель транспортного средства при более низких давлениях, чем это необходимо для современных транспортных средств с топливными элементами», — сказал Фарха.

Источник

Метки: водород, метан