Хранить водород стоит очень дорого. Исследователи из научно-исследовательского института DESY в Гамбурге, Германия, придумали, как сделать этот процесс менее энергозатратным. Немецкие ученые придумали новаторский подход, который может превратить наночастицы в простые резервуары для хранения водорода. Ученые стабилизировали наночастицы палладия ядром из иридия. Водород может накапливаться на их поверхности как своего рода шоколадная глазурь и снова выделяться при нагревании.

Легколетучий газ считается многообещающим энергоносителем будущего, который может служить экологически безопасным топливом для самолетов, кораблей и грузовиков. Однако хранение водорода обходится дорого: газ должен либо храниться в резервуарах под давлением при давлении до 700 бар, либо его необходимо сжижать и для этого требуется охлаждение до –253 °C. Обе процедуры требуют много энергии.

Ученые под руководством Андреаса Стирла из Института физики частиц Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) придумали новый метод. Они предложили хранить водород в крошечных (всего 1,2 нанометра в диаметре) наночастицах из драгоценного металла палладия. Дело в том, что палладий может поглощать водород «как губка», отмечают ученые.

«Проблема была в том, чтобы “получить водород обратно”, — объясняет Стирл. — Для этого мы использовали частицы палладия размером всего около одного нанометра». Нанометр — это миллионная доля миллиметра.

Наночастицы палладия (зеленые) стабилизированы ядром из иридия (красный). Водород может накапливаться на их поверхности, как своего рода шоколадная глазурь, и снова выделяться при нагревании. Предоставлено: DESY, Андреас Стирл.

Чтобы крошечные частицы были достаточно прочными, ученые стабилизировали их сердечником из редкого благородного металла иридия. Кроме того, их прикрепили к графеновой подложке — чрезвычайно тонкому слою углерода. Так ученые получили регулярную периодическую структуру.

Ученые использовали источник рентгеновского излучения DESY PETRA III, чтобы наблюдать за тем, что происходит, когда частицы палладия вступают в контакт с водородом. Оказалось, что водород «прилипает» к поверхности наночастиц, практически не проникая внутрь.

«Наночастицы напоминают шоколад: иридиевый орех в центре, покрытый слоем палладия, а не марципана. Снаружи вместо шоколада водород» — объясняют ученые.

Все, что нужно для восстановления накопленного водорода, — это добавить небольшое количество тепла. В итоге водород быстро высвобождается с поверхности частиц.