Версия для печати

В чем хранить водород

Российские ученые предлагают для хранения водорода использовать углеродные наноматериалы: фуллерены и кластеры из них. Их работа поддержана комплексной программой фундаментальных исследований Президиума РАН

Водород считают одним из перспективных источников энергии в будущем. Но его надо получать, хранить, перевозить. В частности, для хранения водорода сегодня используют различные устройства - аккумуляторы водорода. Конструкции их постоянно совершенствуют, но до сих пор не создано таких, которые бы содержали водорода достаточно для широкого промышленного применения. У тех аккумуляторов, которые используют сегодня, содержание водорода не превышает пяти-шести процентов по весу. В промышленности водород в настоящий момент хранят в сжатом газообразном состоянии, в сжиженном виде, в виде гидридов или металлогидридных систем, а также в цеолитах.

С развитием нанотехнологий ученые приступили к исследованиям углеродных наноэлементов - нанотрубок, нановолокон, наноконусов, которые обладают уникальными свойствами поглощать различные газы. Количество водорода в таких системах зависит от адсорбционных свойств наноструктур, давления и температуры окружающей среды. Главное же их преимущество - возможность хранить водород при низком давлении. И хотя до применения еще не дошло, ученые проводят теоретические исследования. В основном они сводились к изучению свойств нанотрубок. Оказалось, что теоретически они способны накапливать пять-десять процентов водорода при температуре 77 градусов Кельвина, температуре кипения азота.

Ученые из Института прикладной механики Уро РАН считают, что свойства поглощения фуллеренов и других наноструктур, включающих фуллерены, недостаточно изучены. Поэтому они поставили задачу: исследовать влияние термодинамических параметров - давления и температуры, на процесс поглощения молекулярного водорода такими наносистемами. С помощью методов молекулярной динамики они провели численный анализ процессов поглощения водорода фуллеренами С20, С60, С80, С180, С240, С540 и углеродными кластерами С46, С167, С505 при разных давлениях и температурах. Ученым удалось не только определить влияние этих термодинамических параметров на способность к поглощению водорода фуллеренами, но и выявить те показатели, при которых можно устойчиво хранить водород в этих нанообъектах.

"Количество поглощенного водорода при температуре 60 Кельвинов и давлении в десять мегапаскалей достигает величины 13,61 процента, а при температуре кипения жидкого азота 77 Кельвина и давлении в десять мегапаскалей достигает 6,6 процентов", - рассказывают авторы исследования. Использование углеродных кластеров, по форме напоминающих фуллерены, имеет хорошие перспективы, говорят ученые, так как для поглощения у них открывается внутренняя поверхность кластеров, которая не используется у фуллеренов.