Materiały na bazie magnezu w sposób odwracalny pochłaniają wodór. W ten sposób, pozwalają na jego niskociśnieniowe i bezpieczne magazynowanie.

W perspektywie gospodarki przyszłości opartej na odnawialnych źródłach energii, wodór może stać się głównym nośnikiem energii, a znajomość mechanizmów oddziaływania wodoru z różnymi materiałami konstrukcyjnymi i funkcjonalnymi będzie mieć kluczowe znaczenie przy wdrażaniu technologii przyszłości.

Mechaniczna synteza, którą prowadzi się przeważnie w młynkach kulowych, jest technologią pozwalającą na wytwarzanie stopów z materiałów, które bardzo trudno jest połączyć poprzez klasyczne topienie składników. Inaczej mówiąc, materiały – choć nazwane są stopami – powstają z czystych pierwiastków, ale bez udziału fazy ciekłej w procesie. Ich powstawanie obrazowo można porównać do długotrwałego mieszania np. plasteliny o dwóch różnych kolorach – produkt takiej „zabawy” ostatecznie jest całkowicie jednorodny, choć nigdy podczas mieszania nie był ciekły. W ten sposób można syntezować nowe materiały z substratów znacząco różniących się temperaturą topnienia, gęstością czy o niewielkiej wzajemnej rozpuszczalności.

Magazynowanie wodoru jest naukowym wyzwaniem. Materiały wodorochłonne w postaci stopów metali pozwalają przy ciśnieniu bliskim atmosferycznemu magazynować więcej wodoru niż najbardziej zaawansowane komercyjne układy wysokociśnieniowe. Dodatkowo, posiadają unikalną cechę – w trakcie absorpcji wodoru wydzielają bardzo znaczne ilości ciepła, z kolei podczas desorpcji taką samą ilość pochłaniają. Czyni to je możliwymi do zastosowania np. w pompach ciepła czy klimatyzatorach.

Aby zgromadzić ilość, która pozwoli pojazdowi na uzyskanie porównywalnego zasięgu z samochodem zasilanym benzyną czy olejem napędowym, potrzebne są butle wysokociśnieniowe (ciśnienie 350 lub 700 atmosfer). Wiąże się to z koniecznością posiadania specjalnej infrastruktury i znacznymi stratami energii przy sprężaniu, a wodór musi być chłodzony do -70 st. C podczas tankowania.

Wodór to gaz, który teoretycznie jest doskonałym paliwem. Ma olbrzymią wartość energetyczną w porównaniu z obecnie stosowanym paliwami, a po jego spaleniu powstaje nieszkodliwa para wodna. Co więcej, możliwe jest również bezpłomieniowe wytwarzanie z wodoru energii elektrycznej, a w dalszej kolejności mechanicznej. Wykorzystuje się do tego urządzenia zwane ogniwami paliwowymi. Efektywność energetyczna takiego procesu jest dwukrotnie większa niż spalanie nawet w najnowocześniejszym silniku spalinowym.

Publikacja na ten temat ukazała się w „Journal of Hydrogen Energy”. Więcej na ten temat w tekście źródłowym: „Hydrogen sorption behavior of mechanically synthesized Mg–Ag alloys” - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319921027853

PAP – Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk

kol/ ekr/