Un compuesto superconductor en capas útil y económico también puede ser un material en estado sólido eficaz para almacenar hidrógeno. El enfoque del consorcio Energy Materials Network (EMN) del Departamento de Energía (DOE) para acelerar el descubrimiento y desarrollo de materiales está comenzando a dar sus frutos.

A través de la teoría y la experimentación, Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) han descubierto el mecanismo clave por el cual el diboruro de magnesio (MgB2) absorbe hidrógeno y proporcionaron información clave sobre la vía de reacción que convierte el MgB2 en su forma de mayor capacidad de hidrógeno. borohidruro de magnesio (Mg (BH4) 2). El Mg (BH4) 2 es un material de almacenamiento de hidrógeno particularmente prometedor debido a su alto contenido de hidrógeno y su atractiva termodinámica.

"Los conocimientos proporcionados por nuestro estudio son un paso importante para desbloquear el potencial de este material para el almacenamiento de hidrógeno en estado sólido," "dijo Keith Ray, Físico del LLNL y autor principal de un artículo que aparece en la portada interior de la edición de septiembre de Física Química Física Química .

El almacenamiento de hidrógeno es una de las tecnologías habilitadoras críticas para los sistemas de transporte impulsados ​​por hidrógeno, así como para la resiliencia de la red. almacenamiento de energía y uso de diversos recursos domésticos en todos los sectores, que puede reducir la dependencia del petróleo.

El hidrógeno tiene una alta densidad de energía gravimétrica (los vehículos de celda de combustible en la carretera hoy en día pueden viajar más de 300 millas con 5 kilogramos de hidrógeno) y cero contaminación del tubo de escape. Sin embargo, Los vehículos propulsados ​​por hidrógeno actuales se basan en tanques de almacenamiento de hidrógeno a alta presión. que limitan la practicidad de la infraestructura. Es más, el uso de gas H2 a 700 bar (700 atmósferas de presión) es ineficaz debido a las pérdidas por compresión.

El almacenamiento de hidrógeno en estado sólido en hidruros metálicos complejos puede ofrecer sistemas de almacenamiento a bordo mucho más compactos y presiones de funcionamiento reducidas. Sin embargo, Los hidruros metálicos complejos a menudo se caracterizan por una mala cinética y vías de hidrogenación de múltiples etapas que no se comprenden bien.

En el nuevo estudio, el equipo dio un paso importante para comprender y mejorar estas deficiencias. Descubrieron que en las etapas iniciales de exposición al hidrógeno, El MgB2 puede hidrogenarse a Mg (BH4) 2 sin la formación de compuestos intermedios. Dado que se sabe que estos intermedios inhiben la velocidad a la que se puede repostar un vehículo de hidrógeno, la posibilidad de evitarlos es un avance importante para hacer que el MgB2 sea prácticamente viable.

"Demostramos que si se puede combinar la espectroscopia, Cálculos de primeros principios y modelado cinético, es posible comprender la vía de reacción y el mecanismo químico específico de una manera que no se había hecho antes, "dijo Tae Wook Heo, Científico de materiales del LLNL y coautor. El equipo de investigación también descubrió que la hidrogenación de MgB2 ocurre en dos etapas de reacción separadas cuando las moléculas de hidrógeno se dividen y migran a los bordes expuestos del material.

Brandon Wood, el científico de materiales de LLNL que dirige el proyecto, dijo que esta investigación proporciona una hoja de ruta para integrar experimentos y teorías hacia una comprensión más completa de las reacciones complejas en los materiales de almacenamiento de hidrógeno en estado sólido. La investigación es parte de un estudio más amplio de hidruros metálicos complejos que se lleva a cabo a través del Consorcio de Investigación Avanzada de Materiales de Almacenamiento de Hidrógeno del Departamento de Energía (HyMARC).