Objavili bezpečný, jednoduchý a lacný spôsob skladovania vodíka

Výskumníci z Centra RIKEN pre vedu o vznikajúcich látkach v Japonsku objavili zlúčeninu, ktorá využíva chemickú reakciu na uskladnenie amoniaku, čo môže ponúknuť bezpečnejší a jednoduchší spôsob uskladnenia tejto dôležitej chemikálie. Tento objav, publikovaný v časopise Journal of the American Chemical Society, umožňuje nielen bezpečné a pohodlné skladovanie amoniaku, ale aj dôležitého vodíka. Aby spoločnosť mohla prejsť od energie založenej na uhlíku k energii založenej na vodíku, potrebujeme bezpečný spôsob skladovania a prepravy vodíka, ktorý je sám osebe veľmi horľavý.

Jeden zo spôsobov je skladovať ho ako súčasť inej molekuly a podľa potreby ho extrahovať. Amoniak (NH3) je dobrý nosič vodíka, pretože v každej molekule sú tri atómy vodíka, pričom takmer 20 % hmotnosti amoniaku tvorí vodík. Problém je, že amoniak je vysoko korozívny plyn, čo sťažuje jeho skladovanie a používanie. V súčasnosti sa amoniak zvyčajne skladuje skvapalnením pri teplotách hlboko pod bodom mrazu v tlakovo odolných nádobách. Pórovité zlúčeniny môžu amoniak skladovať aj pri izbovej teplote a tlaku, ale kapacita skladovania je nízka a amoniak sa nedá vždy ľahko získať.

V novej štúdii sa hovorí o perovskite, materiáli s charakteristickou opakujúcou sa kryštálovou štruktúrou, ktorý dokáže ľahko uskladniť amoniak a umožňuje aj jeho ľahké a úplné opätovné získanie pri relatívne nízkych teplotách. Výskumný tím z RIKEN sa zameral na perovskit etylamóniumjodid olovnatý (EAPbI3) a zistil, že jeho jednorozmerná stĺpcová štruktúra podlieha chemickej reakcii s amoniakom pri izbovej teplote a tlaku a dynamicky sa mení na dvojrozmernú vrstevnatú štruktúru nazývanú hydroxid jodidu olovnatého.

Výsledkom tohto procesu je, že amoniak sa vo vrstevnatej štruktúre ukladá prostredníctvom chemickej premeny. EAPbI3 tak môže bezpečne uskladňovať korozívny plynný amoniak ako zlúčeninu dusíka v procese, ktorý je oveľa lacnejší ako skvapalňovanie pri teplote -33 °C v tlakových nádobách. Ešte dôležitejšie je, že proces získavania uskladneného amoniaku je rovnako jednoduchý. Uložená zlúčenina dusíka prechádza pri teplote 50 °C vo vákuu spätnou reakciou a mení sa späť na amoniak. Je to oveľa nižšia teplota, ako je potrebná na extrakciu amoniaku z poréznych zlúčenín (150 °C alebo viac).

Navyše po návrate do jednorozmernej stĺpcovitej štruktúry možno perovskit opätovne použiť, čo umožňuje opakované skladovanie a extrakciu amoniaku. Ďalším bonusom bolo, že normálne žltá zlúčenina sa po reakcii stala bielou. Podľa výskumníkov „schopnosť zlúčeniny meniť farbu pri skladovaní amoniaku znamená, že možno vyvinúť farebné senzory amoniaku na určenie množstva skladovaného amoniaku“.

Nový spôsob ukladania má niekoľko využití. Z krátkodobého hľadiska výskumníci vyvinuli bezpečnú metódu skladovania amoniaku, ktorý už má viacero využití – od hnojív cez liečivá až po textil. Z dlhodobého hľadiska táto jednoduchá a účinná metóda môže byť súčasťou riešenia na dosiahnutie dekarbonizovanej spoločnosti prostredníctvom využívania amoniaku ako bezuhlíkového nosiča vodíka.

Zdroj: phys.org.