En väte-naturgasblandning (HNGB) kan bara förändras om den kan lagras säkert och användas som en hållbar ren energiresurs. En nyligen genomförd studie har föreslagit en ny strategi för stabil lagring av väte, använda naturgas som stabilisator. Forskningen föreslog en praktisk gasfasmodulatorbaserad syntes av HNGB utan att generera kemiskt avfall efter dissociation för omedelbar användning.

Forskargruppen av professor Jae Woo Lee från Institutionen för kemi- och biomolekylär teknik i samarbete med Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) visade att den naturgasmodulatorbaserade syntesen leder till avsevärt reducerat syntestryck samtidigt med bildandet av vätekluster i de instängda nanoporösa burarna av klatrathydrater. Detta tillvägagångssätt minimerar miljöpåverkan och minskar driftskostnaderna eftersom klatrathydrater inte genererar något kemiskt avfall i både syntes- och nedbrytningsprocesserna.

För effektiv lagring och transport av väte, många material har undersökts. Bland andra, klatrathydrater erbjuder tydliga fördelar. Klatrathydrater är nanoporösa inklusionsföreningar som består av ett 3D-nätverk av polyedriska burar gjorda av vätebundna "värd"-vattenmolekyler och infångade "gäst"-gas- eller vätskemolekyler.

I den här studien, forskargruppen använde två gaser, metan och etan, som har lägre jämviktsförhållanden jämfört med väte som termodynamiska stabilisatorer. Som ett resultat, de lyckades stabilt lagra väte-naturgasföreningen i hydrater. Enligt sammansättningsförhållandet av metan och etan, struktur I eller II hydrater kan bildas, båda kan stabilt lagra väte-naturgas under lågtrycksförhållanden.

Forskargruppen fann att två vätemolekyler lagras i små burar i avstämda struktur I-hydrater, medan upp till tre vätemolekyler kan lagras i både små och stora burar i avstämda struktur II-hydrater. Hydrater kan lagra gas upp till cirka 170 gånger dess volym och naturgasen som används som termodynamiska stabilisatorer i denna studie kan också användas som energikälla.

Forskargruppen utvecklade teknologi för att producera hydrater från is, producerade väte-naturgashydrater genom substitution, och framgångsrikt observerade att inställningsfenomenet endast inträffar när väte är involverat i hydratbildning från början för båda strukturerna av hydrater.

De förväntar sig att resultaten inte bara kan tillämpas på ett energieffektivt gaslagringsmaterial, men också en smart plattform för att använda vätgasblandningar, som kan fungera som en ny alternativ energikälla med riktade vätehalter genom att designa syntetiska vägar för blandade gashydrater.

Forskningen publicerades online i Energilagringsmaterial den 6 juni, med titeln "Enstegsbildning av vätekluster i klatrathydrater stabiliserade via naturgasblandning."

Professor Lee sa, "HNGB kommer att använda den befintliga naturgasinfrastrukturen för transport, så det är mycket troligt att vi kan kommersialisera detta hydratsystem. Vi undersöker den kinetiska prestandan genom en uppföljningsstrategi för att öka volymen av gaslagring.