Z litra niepozornego proszku można uzyskać dwa razy więcej wodoru niż zawiera litr wodoru skroplonego. Być może wodór - który w przyszłości ma szanse zastąpić tradycyjne paliwa - mógłby być magazynowany w borowodorkach metali lekkich - mają nadzieję naukowcy z polsko-szwajcarskiego zespołu.

Prof. Zbigniew Łodziana z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie wyjaśnia w rozmowie z PAP, że zamiast tradycyjnych źródeł energii - takich jak paliwa kopalne czy paliwo jądrowe, których zasoby wciąż się kurczą - w przyszłości zapewne coraz częściej korzystać będziemy z tzw. strumieni energii, dostępnych tylko raz na jakiś czas. Bo np. energię słoneczną pozyskiwać możemy tylko w dzień, a wiatrową - w wietrzne dni. Tak pozyskaną energię trzeba będzie umieć magazynować, by móc ją wykorzystać we właściwym czasie. Naukowcy poszukują więc coraz skuteczniejszych metod przechowywania energii.

Zespół prof. Łodziany z IFJ PAN wspólnie z naukowcami ze szwajcarskiego instytutu Empa pracuje nad skuteczniejszymi metodami magazynowania wodoru, a także nad nową generacją akumulatorów. Okazuje się, że w obu tych zadaniach przydatne mogą się okazać borowodorki metali lekkich, np. litu, magnezu, glinu czy itru.

Wodór jest bardzo atrakcyjnym materiałem, z którego można uzyskiwać energię. To bardzo lekki gaz, który spalając się wydziela jedynie ciepło oraz wodę. Dodatkowo - jak informuje prof. Łodziana - wodór posiada największą gęstość energii na jednostkę masy (lepsze okazują się tu tylko materiały nuklearne) - z 1 kg wodoru można uzyskać ok. 33 kWh. Poza tym otrzymywanie wodoru nie jest skomplikowane (choć na razie jest zbyt drogie i nieefektywne energetycznie ) - dwa atomy tego pierwiastka znajdują się przecież w każdej cząsteczce zwykłej wody. Można go z niej uwolnić poprzez elektrolizę - przyłożenie napięcia - np. z ogniwa słonecznego.

Problemem jest to, jak przechowywać wodór tak, by zajmował jak najmniej miejsca. Bo w normalnych warunkach w pojemniku o objętości jednego litra zmieści się zaledwie 0,1 g tego gazu. Aby skuteczniej upakować wodór, można go sprężyć, czy nawet skroplić (w temperaturze poniżej -250 st. C). Jednak i ten sposób nie jest optymalny - okazuje się, że wodór efektywniej można magazynować, kiedy wchodzi w skład związków chemicznych. Wtedy jego atomy mogą wypełnić przestrzeń znacznie efektywniej.

Takimi związkami są borowodorki metali lekkich. Mają one postać kryształków - białego proszku. Kiedy jednak podgrzeje się je do temperatury 300-400 st., uwalniany jest z nich wodór. Okazuje się, że z 1 litra proszku można uwolnić dwa razy więcej wodoru niż z 1 litra skroplonego wodoru. Proszek ten jest też o wiele bezpieczniejszy w stosowaniu niż sprężony gaz. Reakcja chemiczna, do której dochodzi w badanym materiale, jest odwracalna - w jej wyniku powstaje substancja (również ma ona postać proszku), którą w odpowiednich warunkach (wysoka temperatura i bardzo wysokie ciśnienie wodoru) można znów nasycić wodorem. Zdaniem badacza z IFJ PAN byłby to materiał wielorazowego użytku. Jeśli borowodorki stosowane by były w pojazdach, zamiast butli na wodór, zużyty materiał można byłoby oddawać do odpowiednich zakładów, gdzie byłyby odnawiany.

Wodór stanowi 20 proc. masy proszku, ale nie cały udaje się odzyskać. Z 10 g proszku można uzyskać do 1,5 g wodoru. "To wystarczająco dużo, by prowadzić badania nad tymi materiałami" - zaznacza prof. Łodziana. Wyjaśnia, że borowodorki metali lekkich badane są od wielu lat. Naukowcy z IFJ PAN - za pomocą symulacji komputerowych i badań teoretycznych - szukają sposobów, by uwalniać wodór z borowodorków w znacznie niższych temperaturach, a także jak sprawić, by ponowne "wpompowanie" wodoru do związku było prostsze (nie wymagało tak dużego ciśnienia). "Próbujemy zrozumieć, jakie własności wiązań chemicznych są odpowiedzialne za stabilność związku" - mówi badacz. Naukowcy ze Szwajcarii w ramach projektu prowadzą badania eksperymentalne i syntetyzują związki. Prof. Łodziana spodziewa się, że poszukiwany efekt można uzyskać, wypracowując właściwą mieszankę różnych borowodorków.


Badania realizowane są w ramach Polsko-Szwajcarskiego Programu Badawczego.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl