Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
Oavsett om det är bilar, energi eller mobiltelefoner är det moderna samhället byggt på metaller, och vår framtid beror också starkt på dessa material. Att lagra väte på ett säkert, kompakt och fortfarande miljövänligt sätt är fortfarande en stor utmaning. Metallhydrider kan vara en tilltalande lösning, särskilt för de applikationer där volymen och säkerheten i lagringssystemet är ett problem – till exempel i stationära lager, i vätgastankstationer eller fartyg – eftersom de kan ge en mycket hög lagringstäthet. Metaller med hög renhet används vanligtvis för att producera dessa lagringsmaterial. Trots sina fördelar är brytning och storskalig produktion av dessa material en tung belastning för miljön eftersom de släpper ut stora mängder växthusgaser, för att inte tala om påverkan av brytningen av råvarorna på själva landskapet.
Forskare vid Helmholtz-Zentrum Hereon Institute of Hydrogen Technology har nu visat att högkvalitativa vätelagringsmaterial även kan framställas från mindre rent industriellt metallavfall. Dessa fynd gör att vi för första gången kan använda en cirkulär ekonomistrategi för att producera metallhydrider. Som ett resultat är deras produktion mycket mer miljövänlig.
"Användningen av den cirkulära ekonomins tillvägagångssätt för produktion av vätelagringsmaterial gör att vi kan tackla de energiutmaningar som modern tid ställer till vårt samhälle på ett mer hållbart sätt", säger Dr Claudio Pistidda, forskare vid Hereon Institute of Hydrogen Technology.
Miljontals ton metallavfall genereras varje år. Återvinningen av dessa material är avgörande för att mildra det hot som den ständigt ökande efterfrågan på metall utgör för den ekonomiska tillväxten i många länder. Även om framgångsrika återvinningsmetoder finns på plats för de flesta metalllegeringar som används inom industrin, går en betydande mängd av dem fortfarande förlorade. Att producera metallhydrider från annars icke-återvinningsbara material kan fånga upp stora mängder av detta industriavfall, vilket visades av Hereon-forskarna. Metallhydrider verkar vara ganska okänsliga för den exakta legeringssammansättningen i motsats till metallegeringar, t.ex. för högpresterande konstruktionsändamål.
"Vår forskning öppnar en ny väg för att utveckla miljövänliga material för högpresterande vätelagringsapplikationer", säger Dr Claudio Pistidda.
Jämfört med vanliga trycksatta eller flytande vätetankar är metallhydrider en tilltalande lösning för att lagra väte vid låga tryck och måttliga temperaturer på ett säkert och kompakt sätt. Metallföreningarna malda till fina pulver har hög affinitet för väte. När de väl har exponerats för det leder den höga affiniteten till att bindningarna mellan de två väteatomerna i vätemolekylen (H2 bryts) ). Efter det binder metallerna med de enskilda väteatomerna, vilket resulterar i hydridspecies. Denna process kan lätt vändas genom att minska det tidigare applicerade vätetrycket för att skapa metallhydrider eller genom att öka temperaturen. Så precis som en svamp med vatten kan metallhydriderna binda väte i häpnadsväckande mängder och släppa ut det snabbt igen.
Vid Hereon Institute of Hydrogen Technology skapar forskare nanostrukturerade material för vätelagring, undersöker hållbara storskaliga produktionsmetoder och utvärderar dessa material i verkliga miljöer. Deras senaste forskning har publicerats i Green Chemistry och Journal of Magnesium and Alloys . + Utforska vidare
