Разработан более простой и эффективный метод, позволяющий получать палладиевую нанопену с плотностью до десятой доли процента от плотности палладия, и в полтора миллиона раз большей площадью поверхности. Предполагается, что такой материал позволит более эффективно хранить водород для топливных элементов. Исследование американо-британской группы ученых опубликовано в журнале Chemistry of Materials.

В качестве альтернативы нефти и газу, как источникам энергии для транспорта, в основном рассматривается электричество, получаемое в том числе с помощью водородных установок. Несмотря на то, что существуют прототипы и мелкосерийные автомобили, использующие водород в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания, практически все подобные разработки работают на топливных элементах. В них водород хранится не в газообразной или жидкой форме, а в виде химических соединений с другими элементами.

Одним из наиболее «вместительных» для водорода материалов является палладий. Ранее из него уже получали нанопену с помощью золь-гель процесса, но в этом случае нужны высокие давление и температура, и в результате получаются наноструктуры с плотностью в несколько процентов от плотности объемного палладия. Исследователи нашли более простой и эффективный способ создания палладиевых структур для поглощения большого количества водорода. Для этого с помощью электроосаждения в пористую матрицу создаются палладиевые нанопроволоки диаметром от 10 до 200 нанометров. Затем матрица удаляется, и образуется взвесь нанопроволок в воде. За счет ультразвуковых колебаний она превращается в пульпу, которая погружается в жидкий азот. Cтруктура из нанопроволок и льда помещается в вакуум, и после испарения льда превращается в нанопену, которая может быть дополнительно упрочнена за счет спекания.

Процесс получения нанопены и ее микроструктура
Процесс получения нанопены и ее микроструктура

Ученые исследовали полученный материал и выяснили, что по сравнению с обычным палладием такая пористая модификация имеет до полутора миллиона раз большую площадь поверхности, и до ста раз меньшую плотность - в зависимости от толщины нанопроволок. Исследователи отмечают, что новый метод не требует применения высоких температур или опасных веществ в производстве, а высокая способность накапливать водород в виде гидридов может быть использована для создания эффективных топливных элементов.

На днях британские исследователи предложили использовать для хранения водорода пористый уголь, получаемый при гидротермальной карбонизации сигаретных окурков.