En billig och användbar skiktad supraledareförening kan också vara ett effektivt material i fast tillstånd för att lagra väte. Department of Energys (DOE) Energy Materials Network (EMN) konsortiummetod för att påskynda materialupptäckt och utveckling börjar ge resultat.

Genom teori och experiment, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskare har upptäckt nyckelmekanismen genom vilken magnesiumdiborid (MgB2) absorberar väte och gett viktiga insikter i reaktionsvägen som omvandlar MgB2 till sin högsta vätekapacitetsform, magnesiumborhydrid (Mg(BH4)2). Mg(BH4)2 är ett särskilt lovande vätelagringsmaterial på grund av dess höga väteinnehåll och attraktiva termodynamik.

"De insikter som vår studie ger är ett viktigt steg mot att låsa upp potentialen hos detta material för lagring av väte i fast tillstånd, sa Keith Ray, LLNL-fysiker och huvudförfattare till ett papper som finns på insidan av omslaget till septembernumret av Fysikalisk kemi Kemisk fysik .

Lagring av väte är en av de kritiska möjliggörande teknikerna för vätgasdrivna transportsystem samt nätens motståndskraft, energilagring och användning av olika inhemska resurser över sektorer, vilket kan minska oljeberoendet.

Vätgas har en hög gravimetrisk energitäthet - bränslecellsfordon på vägen idag kan färdas mer än 300 miles med 5 kilo väte - och ingen förorening från avgasröret. Dock, nuvarande vätgasdrivna fordon är beroende av högtrycksvätgaslagringstankar, som begränsar infrastrukturens praktiska funktion. Vidare, användningen av 700 bar (700 atmosfärers tryck) H2-gas är ineffektiv på grund av kompressionsförluster.

Lagring av väte i fast tillstånd i komplexa metallhydrider kan erbjuda mycket mer kompakta lagringssystem ombord och minskat driftstryck. Dock, komplexa metallhydrider kännetecknas ofta av dålig kinetik och flerstegshydreringsvägar som inte är väl förstådda.

I den nya studien, teamet tog ett viktigt steg mot att förstå och förbättra dessa brister. De fann att i de inledande stadierna av exponering för väte, MgB2 kan hydreras till Mg(BH4)2 utan att det bildas intermediära föreningar. Eftersom dessa mellanprodukter är kända för att hämma den hastighet med vilken ett vätgasfordon kan tankas, möjligheten att undvika dem är en viktig utveckling mot att göra MgB2 praktiskt genomförbart.

"Vi visade att om man kan kombinera spektroskopi, första principerna beräkningar och kinetisk modellering, det är möjligt att förstå reaktionsvägen och den specifika kemiska mekanismen på ett sätt som inte har gjorts tidigare, " sa Tae Wook Heo, LLNL materialforskare och medförfattare. Forskargruppen upptäckte också att MgB2-hydrering sker i två separata reaktionssteg när vätemolekyler splittras och migrerar till exponerade kanter i materialet.

Brandon Wood, LLNL materialforskaren som leder projektet, sade att denna forskning ger en färdplan för att integrera experiment och teori mot en mer omfattande förståelse av komplexa reaktioner i vätelagringsmaterial i fast tillstånd. Forskningen är en del av en bredare studie av komplexa metallhydrider som genomförs genom Department of Energys Hydrogen Storage Materials—Advanced Research Consortium (HyMARC).