hrvatski

Novi pristupi u razvoju materijala za pohranu vodika u čvrstom stanju

S obzirom na to da zahtjevi suvremene civilizacije za energijom stalno rastu, energetika je jedan od gorućih problema s kojima se suočava održivost čovječanstva u cjelini. Prijelaz s fosilnih goriva na obnovljive izvore, zajedno s drugim mjerama, prihvaćen je kao najizgledniji način izbjegavanja nepopravljive štete po okoliš. Ipak, problematika pohrane energije i dalje je vrlo velik izazov, a jedno od najizglednijih rješenja uključuje proizvodnju i pohranu vodika. Kao najlakši element, vodik ima veliku masenu gustoću energije. Međutim, zbog vrlo male gustoće u plinovitom i tekućem stanju, volumna gustoća energije je vrlo mala. Zbog toga, konvencionalnom pohranom vodika u plinskoj i tekućoj fazi osigurava se samo vrlo ograničeni sadržaj energije. Kemisorpcijska pohrana u čvrstom stanju omogućuje najveću brojnu gustoću vodika. Stoga se kroz niz zadnjih desetljeća taj koncept razmatra i razvija kao najefikasniji način pohrane vodika. Materijal za pohranu vodika treba imati velik kapacitet vodika, brzu kinetiku otpuštanja i primanja vodika, laku aktivaciju, minimalno propadanje tijekom cikličke sorpcije, sigurnost i nisku cijenu. Poteškoće povezane s razvojem takvih sustava za pohranu vodika učinile su tu problematiku jednom od ključnih suvremenih znanstvenih i tehnoloških izazova pri realizaciji široke upotrebe vodika kao nosača energije u bezugljičnoj vodikovoj ekonomiji. Iako je taj problem uglavnom kemijske naravi, pronalazak efikasnih sustava, koji zadovoljavaju sve zacrtane tehnološke potrebe, zahtijeva interdisciplinarni pristup. Sigurno je da bi takav proboj imao dalekosežan utjecaj na industriju, a posredno i na društvo u cjelini. Dugo vremena su intersticijski metalni hidridi bili razmatrani kao najizglednije rješenje zbog njihove reverzibilnosti i velikog molarnog i volumnog kapaciteta vodika. Laboratorij za kemiju čvrstog stanja i kompleksnih spojeva (LKČSKS) Instituta Ruđer Bošković ima vrlo bogato iskustvo u sintezi intermetalnih spojeva i karakterizaciji njihovih reakcija s vodikom te u teorijskom modeliranju tih sustava. Iako ti materijali zadovoljavaju većinu zacrtanih zahtjeva prihvatljivosti, maseni udio vodika u tim materijalima je vrlo mali, zbog čega je njihova upotreba svedena na baterije za male džepne uređaje. Atraktivna alternativa su kompleksni hidridi, koji uključuju elemente prve i druge grupe, čiji atomski broj ne prelazi 20. Ti sustavi se odlikuju povoljnim gravimetrijskim i volumetrijskim kapacitetom vodika, ali općenito pate od relativno visokih kinetičkih barijera, što ih je godinama činilo neatraktivnima. Međutim, odnedavno su upravo oni u fokusu istraživačkih napora, što je potaklo znatnu istraživačku inicijativu za podešavanje svojstava alanata, borhidrida, amida i, odnedavno, amonijevog borana i amidoborana, kako bi ih se učinilo praktičnima za pohranu vodika u prijevoznim sredstvima. Ovdje će biti predstavljen taj suvremeni pristup, koji je odnedavno postao važan istraživački pravac LKČSKS-a.

Pohrana vodika; kompleksni hidridi; intermetalni spojevi

nije evidentirano