Molekula vodíka je veľmi prchavá, na jej uskladnenie a transport využili perovskit.
Vodíkové potrubie s meradlom na pozadí továrne využívajúcej obnoviteľnú energiu. Zdroj: iStockphoto.com
Jedným z riešení, ako by mohla naša spoločnosť prejsť na menej uhlíkovú ekonomiku, je využitie vodíkovej energetiky. Vodík prináša množstvo výhod vrátane jeho prakticky nevyčerpateľných zásob. Jednou z kľúčových otázok je však bezpečnosť. Molekula vodíka je veľmi prchavá a rýchla a snaží sa dostať každou štrbinkou rýchlo preč. Preto je na mieste obava z jeho hromadenia a následného výbuchu.
Bezpečnosť na prvom mieste
Aby mohla spoločnosť prejsť z uhlíkovej energie na vodíkovú, potrebujeme nájsť bezpečný spôsob skladovania a prepravy vodíka, ktorý je sám o sebe vysokohorľavý. Jedným z postupov, ako to urobiť, je uložiť ho ako súčasť inej molekuly a podľa potreby ju extrahovať.
Výskumníci z RIKEN Centra pre vedu o vznikajúcej hmote (CEMS) v Japonsku objavili zlúčeninu, ktorá využíva chemickú reakciu na skladovanie amoniaku spolu s vodíkom, ktorý obsahuje. Odborníci publikovali svoje výsledky v časopise Journal of the American Chemical Society.
3D model molekuly. Zdroj: iStockphoto.com
Lepší spôsob skladovania amoniaku
Amoniak (NH3) je dobrým nosičom vodíka, pretože každá jeho molekula obsahuje tri atómy vodíka a ten tvorí takmer 20 percent amoniaku.
Problémom však je, že amoniak je vysokokorozívny plyn, čo sťažuje jeho skladovanie a používanie. V súčasnosti sa vo všeobecnosti skladuje skvapalňovaním pri teplotách hlboko pod bodom mrazu v tlakovo odolných nádobách. Pri izbových teplotách a štandardnom tlaku ho vieme skladovať vďaka pórovitým zlúčeninám, no kapacita je nízka a prístup k amoniaku komplikovaný.
Masuki Kawamoto a jeho spolupracovníci využili zlúčeninu EAPbI3 zo skupiny perovskitov. Táto látka má obvykle štruktúru jednorozmerných stĺpcov. Po reakcii s amoniakom pri izbovej teplote a štandardnom tlaku sa EAPbI3 zmení na látku Pb(OH)I3, ktorá tvorí dvojrozmerné vrstevnaté štruktúry a pojme množstvo amoniaku.
Celý proces je lacnejší a obnoviteľný
Zlúčenina teda môže bezpečne skladovať korozívny plynný amoniak v procese, ktorý je oveľa lacnejší ako jeho skvapalňovanie pri mínus 33 stupňoch Celzia. Proces získavania uskladneného amoniaku je rovnako jednoduchý, čo je ešte dôležitejšie. Stačí ho vo vákuu zahriať na 50 stupňov Celzia, čím dôjde k uvoľneniu amoniaku. 2D vrstevnatý perovskit sa opäť zmení na 1D stĺpovitý perovskit a ten je možné opäť použiť na uskladnenie amoniaku.
Bonusom navyše je zblednutie prirodzene žltej zlúčeniny po reakcii. Schopnosť zlúčeniny meniť farbu pri skladovaní amoniaku znamená, že by mohli byť v budúcnosti vyvinuté senzory na báze farieb, ktoré budú indikovať množstvo uskladneného amoniaku.
Zdroj: RIKEN
(JM)
