Materiál s nanopóry exceluje v ukládání vodíku. Kredit: AI-generated by DALL-E.

Vodík je slibným zeleným palivem, které se snaží prorazit v automobilové i lodní dopravě nebo v letech na kratší vzdálenosti. Jeho klíčovou výhodou je, že obsahuje podstatně více energie na objem a hmotnost než lithiové baterie, s nimiž se střetává jako s konkurencí.

Hyunchul Oh. Kredit: H. Oh.

Výhodou je i velký dosah strojů poháněných vodíkem, stejně jako rychlé doplnění paliva. Vodík je také univerzální v tom smyslu, že může být spálen jako třeba benzín, ale také ho lze použít do palivových článků, kde generuje využitelnou elektřinu.

Na druhou stranu, vodík je notoricky známý problematickým skladováním. Když se skladuje jako plyn v zásobnících, je nutné ho natlakovat na zhruba 700 atmosfér. Lze ho uskladnit i jako kapalinu, pak ale musí být v kryogenním zařízení při teplotě pouhých 20 stupňů nad absolutní nulou. Další možností je podchlazený vodík, ten ale zabere značné množství prostoru a jeho obsluha je rovněž energeticky náročná.

Logo. Kredit: UNIST.

Jihokorejský výzkumný tým, který vedl Hyunchul Oh z Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), vyvinul inovativní materiál, v němž je možné uskladnit vodík při hustotě, která je dvojnásobná ve srovnání s klasickým kapalným vodíkem. Podle Oha dosáhli průlomu v uskladňování vodíku a nabízejí reálnou alternativu k dnes používaným technologiím.

Badatelé syntetizovali materiál s nanopóry, který tvoří borohydrid hořčíku (Mg(BH₄)₂). V této struktuře vytvářejí atomy vodíku vnitřní povrch nanopórů, do nichž mohou proniknout atomy vodíku a také dusíku. Příjem vodíku je ale asi třikrát vyšší. Materiál dokáže pojmout do nanopóru celkem 5 molekul vodíku, což vede k vysoké hustotě uskladněného vodíku.

Experimenty ukázaly, že materiál s nanopóry pojme celkem 144 gramů vodíku na litr materiálu. V případě kapalného vodíku je to 70,8 gramů na litr a pevný vodík představuje 86 gramů na litr. Nový materiál se asi neprosadí v pohonu letadel, protože kryogenní zařízení s kapalným vodíkem je lehčí. Naopak velmi slibný je pro automobily a lodě, u nichž tolik nezáleží na hmotnosti, ale významný je objem. Asi nejlépe by se materiál s nanopóry mohl prosadit ve statických aplikacích s vodíkem, které fungují jako baterie.

Literatura

New Atlas 20. 2. 2024.

Nature Chemistry online 6. 2. 2024.