Nový trik pro skladování amoniaku. Kredit: RIKEN.

Jedním z realistických řešení pro rychlý přechod na méně uhlíkovou ekonomiku je využití vodíkové energetiky. Vodík přináší řadu výhod, včetně jeho prakticky nevyčerpatelných zásob. Zároveň je ale známý svou výbušnou povahou, což jeho využití samozřejmě komplikuje. Skladování a přeprava vodíku je kvůli tomu v dnešní době stále ještě poněkud adrenalinovou záležitostí.

Logo. Kredit: RIKEN.

Výzkumný tým japonského výzkumného institutu RIKEN vyvinul novou metodu, která by se mohla stát základem snadného a bezpečného skladování vodíku pro vodíkovou energetiku. Metoda je založená na sloučenině, která díky chemické reakci „uskladní“ amoniak, včetně vodíku, který obsahuje.

Amoniak, čili NH₃, představuje teoreticky velmi dobrou molekulu pro uskladnění vodíku. Obsahuje tři atomy vodíku a vodík tvoří téměř 20 procent hmotnosti amoniaku. V praxi je ale všechno komplikovanější.

Obecná struktura perovskitů ABX3. Kredit: Wikimedia Commons, Cadmium.

Amoniak je vysoce korozivní látka, díky čemuž není vůbec snadné ji někde uchovávat. Obvykle se skladuje v kapalné podobě, což vyžaduje teplotu hluboko pod bodem mrazu, a v tlakových nádobách. Amoniak je rovněž možné skladovat za pokojové teploty a tlaku, s využitím porézních materiálů. Dosavadní technologie mají ale nízkou kapacitu a bývá problematické uskladněný amoniak uvolňovat.

Masuki Kawamoto a jeho spolupracovníci využili sloučeninu ze skupiny perovskitů EAPbI₃ (perovskite ethylammonium lead iodide). Tato látka má obvykle strukturu „jednorozměrných“ sloupců. Po reakci s amoniakem při pokojové teplotě a tlaku se EAPbI₃ změní na látku Pb(OH)I₃ (lead iodide hydroxide), která tvoří 2D vrstevnaté struktury a která pojme spoustu amoniaku.

Tímto způsobem je možné uskladnit spoustu amoniaku, aniž by bylo nutné ho ochlazovat a tlakovat, tedy mnohem levněji. Kawamoto si pochvaluje především to, že je pak velmi snadné amoniak zase uvolnit. Stačí uskladněný materiál zahřát na 50 °C ve vakuu, čímž dojde k uvolnění amoniaku. 2D vrstevnatý perovskit se opět změní na 1D sloupcovitý perovskit a ten lze opět použít k uskladnění amoniaku. Velmi příjemným bonusem je možnost vizuální kontroly, protože EAPbI₃ má žlutou barvu, zatímco Pb(OH)I₃ barvu bílou.

Video: Perovskites: Ancient Structure, Modern Applications

Literatura

RIKEN 12. 7. 2023.

Journal of the American Chemical Society online 10. 7. 2023.