18:48 2023-02-07
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Devine mic și subțire pentru o mai bună stocare a hidrogenului
_ Devine mic și subțire pentru o mai bună stocare a hidrogenului
O colaborare care include oameni de știință de la Laboratorul Național Lawrence Livermore (LLNL), Laboratoarele Naționale Sandia, Institutul Indian de Tehnologie Gandhinagar și Laboratorul Național Lawrence Berkeley a creat nanofoi ultrasubțiri de 3-4 nanometri de o hidrură de metal care mărește capacitatea de stocare a hidrogenului. Cercetarea apare în revista Small.
Este nevoie de tehnologii durabile de stocare a energiei care să poată aborda natura intermitentă a resurselor de energie regenerabilă. Tehnologiile bazate pe hidrogen sunt soluții promițătoare pe termen lung care reduc emisiile de gaze cu efect de seră.
Hidrogenul are cea mai mare densitate energetică dintre orice combustibil și este considerat o soluție viabilă pentru transportul terestre, avioane și nave maritime. Cu toate acestea, sursele de combustibil cu hidrocarburi depășesc hidrogenul gazos comprimat în ceea ce privește densitatea volumetrică a energiei, motivând dezvoltarea unor metode alternative de stocare bazate pe materiale de densitate mai mare.
Hidrurile metalice complexe sunt o clasă de materiale de stocare a hidrogenului care, deși având o capacitate absolută mare de stocare, poate necesita presiuni și temperaturi extreme pentru a atinge această capacitate. Echipa a abordat această provocare prin nanodimensionare, care crește suprafața de reacție cu hidrogenul și scade adâncimea necesară de hidrogenare. Studiile anterioare au analizat diborura de magneziu la scară nanometrică (MgB2), inclusiv lucrările LLNL, cu toate acestea, materialul din acel studiu nu a fost la fel de subțire și s-a adunat împreună.
Materialul creat în această colaborare cea mai recentă provine din exfoliere mecanică fără solvenți în zirconiu, producând material care are o grosime de numai 11-12 straturi atomice și se poate hidrogena la aproximativ 50 de ori capacitatea materialului în vrac.
Această creștere de 50 de ori a hidrogenării corespunde perfect la o creștere de 50 de ori a raportului suprafață-volum, ceea ce sugerează că atât materialul în vrac, cât și cel din nanofoaie hidrogenează aproximativ primele două straturi, un comportament universal independent de dimensiunea particulelor. Pentru două straturi de pe ambele părți ale nanomaterialului cu 11-12 straturi, aceasta reprezintă o treime din capacitatea maximă de hidrogen a MgB2.
MgB2 constă din straturi alternative de magneziu și bor pentru care transferul de sarcină din stratul de magneziu la stratul de bor conduce stabilitatea stratului de bor. Calculele LLNL arată că acoperirea incompletă de Mg pe suprafața materialului favorizează energetic o structură de suprafață cu insule de acoperire completă de magneziu și alte zone cu straturi de bor dezordonate de suprafață mai puțin stabile. Pornind de la lucrările anterioare privind dezordonarea straturilor de bor de suprafață, calculele arată cum evoluează acoperirea cu magneziu pe MgB2 pe măsură ce se hidrogenează.
„Aceste rezultate arată cum o suprafață reactivă de MgB2 cu bor expus poate deveni mai stabilă pe măsură ce se hidrogenează. deoarece acoperirea cu magneziu crește”, a spus fizicianul și autorul LLNL Keith Ray. „Prin acest mecanism, hidrogenarea încetinește și se oprește în condiții de hidrogenare moderată.
„O mărire suplimentară a nanometriei sau o nouă modificare chimică pentru a întârzia sau perturba creșterea magneziului de suprafață poate crește și mai mult performanța MgB2 ca material de stocare a hidrogenului. ”, a adăugat el.
Comentarii:
Adauga Comentariu