Nanobonbony na grafenu. Kredit: DESY, Andreas Stierle.

Vodík je dnes považovaný za velmi slibný zdroj energie pro energetiku dohledné budoucnosti. Mohl by pohánět automobily, lodě i letadla nebo sloužit k výrobě uhlíkově příznivé oceli a betonu, pokud bude výroba vodíku dostatečně „zelená“. Problém je se skladováním vodíku, které je drahé a komplikované. Buď je nutné ho umístit do nádob natlakovaných až na 700 barů anebo se musí zkapalnit, což znamená ochlazení na mínus 253 °C. Oba dva tyto postupy spotřebují spoustu energie.

Andreas Stierle. Kredit: DESY.

Tým odborníků, který vedl Andreas Stierle z Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), vyvinul alternativní metodu pro uskladňování vodíku. Je založena na nanočásticích paladia. Jsou opravdu maličké, mají průměr pouhých 1,2 nanometru. Už delší dobu se ví, že paladium nasává vodík jako houba. Až doposud ale bylo problematické dostat vodík zase z paladia ven. Právě s tím pomohlo vytvoření zmíněných nanočástic.

Aby byly takto malé nanočástice paladia dostatečně pevné, Stierleho tým je stabilizoval jádrem z iridia. Výsledné nanočástice pak ještě umístili v pravidelných rozestupech na podklad z populárního 2D materiálu grafenu. Podařilo se jim to tak, že jednotlivé nanočástice dělí jen 2,5 nanometru.

Logo. Kredit: DESY.

Badatelé poté využili zdroj rentgenového záření PETRA III v DESY, aby pozorovali, co se děje, když se s jejich nanočásticemi setká plynný vodík. Ukázalo se, že vodík nanočástice obalí, ale prakticky nepronikne dovnitř. Vznikly nanobonbony (německy kouzelně „Nano-Pralinen“), které mají uvnitř iridium, obalené paladiem, které ještě obklopuje „lahodná“ vrstva vodíku. Takto uložený vodík je přitom snadné uvolnit, protože se nedostal „dovnitř“ paladia. Stačí nanobonbony trochu zahřát.

Jak říká Stierle, na svých nanobonbonech dál pracují. Teď zjišťují, jaké množství vodíku lze tímto způsobem uskladnit a dále ladí složení nanobonbonů i formu použitého podkladu. Namísto grafenu by možná bylo lepší použít například uhlíkové houby, tedy materiál s mnoha póry. Do takového materiálu by se mohlo vejít mnoho nanobonbonů.

Literatura

Deutsches Elektronen-Synchrotron 27. 12. 2021.

ACS Nano 15: 15771–15780.