‘Nanoreactor’ kweekt waterstofopslagkristallen

Textuur- en morfologische kenmerken van de gesynthetiseerde actieve kool PPAC. a) N2-adsorptie (volle cirkels)/desorptie (lege cirkels) isotherm gemeten in een manometrische apparatuur bij 77 K. De N2-isotherm toont de aanwezigheid aan van een wijdverbreide poreuze structuur die micro- en mesoporiën combineert. b) Poriegrootteverdeling (PSD) verkregen na toepassing van de functionele methode met gedoofde vaste dichtheid – QSDFT (spleetvormig evenwichtsmodel). Het PSD-profiel bevestigt de aanwezigheid van smalle microporiën, rond 1 nm, en enkele mesoporiën in het gebied rond 2-3 nm. c) Hg-porosimetrieprofiel toont de aanwezigheid van grote mesoporiën en macroporiën in monster PPAC. Deze grote holtes zijn te wijten aan de holtes die ontstaan ​​na het verwijderen van het activeringsmiddel. d) FESEM- en e TEM-afbeeldingen van de petroleumpek actieve kool-PPAC (microporiën, mesoporiën en macroporiën kunnen worden gewaardeerd). Credit: Natuurcommunicatie (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-33674-2

Neutronenverstrooiingstechnieken werden gebruikt als onderdeel van een studie van een nieuw “nanoreactor” -materiaal dat kristallijne waterstofclatraten of HC’s laat groeien die waterstof kunnen opslaan. De onderzoekers, van ORNL en de Universiteit van Alicante, of UA, lieten zich inspireren door de natuur, waar methaanhydraten groeien in de poriën en holten in natuurlijke sedimenten.

Het materiaal van de nanoreactor bestaat uit een chemisch geoptimaliseerde, poreuze actieve kool die waterstof op nanoschaal kan opsluiten met een uitstekende thermische stabiliteit tot wel -27,7 graden Fahrenheit. Zuiver vloeibaar water, zonder toevoegingen, is alles wat nodig is om de vorming van HC te bevorderen. Bijna 100% van het water wordt in slechts enkele minuten omgezet in HC’s – bij een 30% lagere druk dan vereist bij conventionele HC-productie.

“Het vermogen om waterstof op te slaan bij lagere drukken en hogere temperaturen is een stap in de richting van het potentieel gebruik van deze kristallijne hydraten voor waterstofopslag in stationaire en mobiele toepassingen”, zegt Joaquin Silvestre-Albero van UA.

De studie verschijnt in Natuurcommunicatie.