Ученые создали материал для рекордного хранения водорода и метана

Москва, 28 сен - ИА Нефтегаз.РУ. Международная группа химиков разработала новый класс пористых материалов на основе металл-органических каркасов, способных удерживать рекордные объемы водорода и метана при низких давлениях и температуре окружающей среды.
Об этом сообщается в статье, опубликованной в научном журнале «Nature Synthesis».

По словам авторов, разработку можно будет применять для безопасного хранения источников «зеленой» энергии.

В исследовании отмечается, что пористые материалы, способные накапливать большие количества водорода или метана, сейчас рассматриваются как более безопасная и дешевая альтернатива существующим системам хранения этих газов. В таких системах газы сжижают или держат в баллонах под высоким давлением. Авторы заявили, что сделали крупный шаг к решению задачи, получив высокопористый структурированный материал, который поглощает рекордные объемы метана при комнатной температуре.

Новую разработку подготовила команда химиков из Китая и Европы. Руководил исследованиями профессор Кембриджского университета (Великобритания) Д. Фейрен-Хименес. Работа велась в ходе опытов с металл-органическими каркасами (МОК).

МОК - это очень пористые наноструктуры из молекул органики и ионов металлов, по строению напоминающие пчелиные соты. Многие формы МОК сегодня широко применяют как основу для фильтров, детекторов разных газов и как упаковку для опасных веществ.

Их использованию в качестве систем хранения водорода и метана пока мешает то, что молекулы этих газов из-за небольших размеров плохо задерживаются внутри пор при комнатной температуре. Из-за этого подобные поглотители газов приходится охлаждать или удерживать в атмосфере с высоким давлением.

Для решения проблемы ученые разработали особую архитектуру металл-органических каркасов на базе ионов меди, железа и молекул класса дифенилацетиленов - ароматических углеводородов гантелеобразной формы.

Нестандартная конфигурация этих структур дает возможность гибко управлять размерами пор внутри МОК и при этом сохраняет высокую структурированность материалов, что помогает закачивать газы и извлекать их обратно.

Первые эксперименты показали, что при охлаждении жидким азотом новые материалы поглощают очень большие объемы водорода и метана - порядка 17,4% от их массы. Это примерно на 20% лучше результата предыдущего рекордсмена - материала NU-1501.

Уже сейчас разработку можно использовать для хранения метана при комнатной температуре. В будущем исследователи надеются повторить эти рекорды и для водорода, что ускорит развитие водородной энергетики.

Металл-органические каркасы относятся к координационным полимерам. Они состоят из металлических узлов и органических линкеров, а их важная особенность - сочетание большой удельной поверхности с настраиваемой пористостью. Такие структуры считаются перспективными для газоразделения, катализа, сенсорики и аккумулирования энергоносителей.