Vodíkové nanobonbóny: Inovatívny nosič energie budúcnosti

Vodík sa považuje za sľubný budúci nosič energie, ktorý by mohol poskytnúť palivá šetrné k životnému prostrediu napríklad pre lietadlá, lode a nákladné autá, ako aj umožniť ekologickú výrobu ocele a cementu. Skladovanie tohto plynu je však nákladné: buď sa musí uchovávať v tlakových nádržiach až do 700 barov, alebo ho treba skvapalňovať, čo znamená ochladiť ho na mínus 253 °C. Oba postupy spotrebúvajú veľa energie. Tím vedený Andreasom Stierlem z DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) položil základy pre alternatívnu metódu.

Ide o skladovanie vodíka v malých nanočasticiach vyrobených zo vzácneho kovu paládia s priemerom iba 1,2 nanometra. Skutočnosť, že paládium dokáže absorbovať vodík ako špongia, je známa už nejaký čas. Problémom však bolo opätovné získanie vodíka z materiálu. Preto výskumníci vyskúšali častice paládia, ktoré majú priemer len asi jeden nanometer (milióntina milimetra). Aby boli drobné čiastočky dostatočne pevné, sú stabilizované jadrom z ďalšieho vzácneho kovu irídia. Navyše sú pripevnené ku grafénovej podložke, veľmi tenkej vrstve uhlíka.

Tím bol schopný pripojiť častice paládia ku grafénu v intervaloch dva a pol nanometra, čím vznikla pravidelná, periodická štruktúra. Výskumníci zverejnili svoje zistenia v časopise ACS Nano. Na pozorovanie toho, čo sa stane, keď sa častice paládia dostanú do kontaktu s vodíkom, bol použitý röntgenový zdroj PETRA III z DESY. Ukázalo sa, že vodík sa v podstate prilepí na povrch nanočastíc, pričom dovnútra takmer nič neprenikne. Nanočastice si možno predstaviť ako bonbón: irídiový oriešok v strede, obalený vrstvou paládia namiesto marcipánu a z vonkajšej strany potiahnutý „čokoládou“ v podobe vodíka.

Na regeneráciu uskladneného vodíka stačí pridať malé množstvo tepla. Vodík sa rýchlo uvoľňuje z povrchu častíc, pretože molekuly plynu sa nemusia tlačiť von zvnútra klastra. Pred praktickým aplikovaním novej metódy však ešte treba prekonať niektoré problémy. Napríklad vhodnejším nosičom ako grafén môžu byť iné formy uhlíkových štruktúr – odborníci uvažujú o použití uhlíkových špongií s malými pórmi. Do nich by sa malo zmestiť značné množstvo nanočastíc paládia.

Zdroj: scitechdaily.com.