„Klec“ nebo chcete-li „houba“ sestrojená z grafenových prostorových struktur umožňuje lepší skladování vodíku. (Image: Nano Letters)

 
Kdyby šlo jen o hmotnost, tak vodík má třikrát větší hustotu energie než benzin, ale čím je lepším palivem, tím těžší je tento plyn skladovat. A tak při zkapalnění obsahuje jenom čtvrtinu energie, jako stejný objem benzínu, a to je k tomu ještě potřeba vysoký tlak a ochlazení na velmi nízkou teplotu. Prototypová vozidla s nejmodernějšími nádržemi mohou na plnou nádrž dojet pouze do 450 kilometrů. Absolutní rekord drží Toyota Prius upravená pro vodíkový pohon, jejíž zavazadlový prostor zcela zabrala nádrž na kapalný vodík, jež dokázala na tuto nádrž ujet více než tisíc kilometrů.

George Froudakis: „Skladovací kapacita tohoto materiálu je nejvyšší dosud dosažená pomocí materiálu na bázi uhlíku (při běžné teplotě a tlaku).“

Pokud budeme schopni snadněji uchovat více vodíku, mohlo by to naráz obrovsky postrčit technologii vodíkového pohonu. A nová generace vodíkových nádrží, které uchovávají plyn v tekutém stavu nyní toto začínají umožňovat. Ale i ty mají své meze, jak se objevilo i v článku na Oslu.

Materiáloví inženýři z  Řecka nyní tvrdí, že navrhli materiál schopný splnit úkol zadaný americkým Department of Energy (DoE) již před pěti lety. Zadání úkolu tehdy znělo: vytvořte materiály, které umožní, aby alespoň 6 % hmotnosti nádrže tvořil uskladněný vodík.
Pomocí metalhydridů se doposud povedlo dosáhnout pouze 2 % hmotnosti uskladněného vodíku z hmotnosti nádrže.

Výzkumníci na University of Crete vloni dokázali, že uhlíkové nanosvitky mohou udržet vodík až 3,31 % jejich hmotnosti. Nyní zkonstruovali na podobné bázi jiný materiál, který může teoreticky udržet téměř dvakrát tolik.

Je to houba nebo klec?

Zvětšit obrázek

Počítačová simulace porovnávala schopnost materiálu pojmout vodík. Nahoře je základní struktura a dole je „nadopovaná“ kationty“ lithia. Simulace v tomto případě byla počítána pro tlak 3 bary a teplotu 77 kelvinů. Fialové kuličky představují ionty lithia a zelené jsou molekuly vodíku.

Nová vnitřní struktura skladovací nádrže se skládá grafenů– uhlíkových plátků o tloušťce jediného atomu – oddělených 1,2 nanometrů vysokými uhlíkovými nanotyčinkovými sloupky. (viz obrázek ).

Byla použita simulace k zjištění toho, zda by vodíkové molekuly mohly volně pronikat přes kus materiálu, který je „nadopovaný“ kationy lithia k tomu, aby byla posílena jeho schopnost udržet molekuly vodíku.

Simulace ukazuje, že tento nový materiál pohlcuje 6,1 % své hmotnosti ve vodíku, a to při běžné teplotě a tlaku.

Věřím, že dosud teoretický materiál splní tyto předpovědi i ve skutečnosti, protože předchozí materiál navržený pro skladování vodíku se choval přesně tak, jak jsme předpovídali. „Podle toho, co vím, tak se minimálně další dva týmy pokouší vyrobit tento materiál,“ říká Froudakis.

Zdroj: New Scientist Tech