گروهی از پژوهشگران اروپایی با استفاده از واکنش‌های شیمیایی برگشت‌پذیر نانومحدودشده، مفهوم جدیدی در زمینه ذخیره‌سازی هیدروژن ارائه کرده‌اند. آنها نشان داده‌اند که هیدریدهای نانومحدودشده قابلیت بالایی در ذخیره هیدروژن دارند.
بهبود ذخیره هیدروژن در هیدریدهای فلزی
مشکل اصلی در زمینه استفاده وسیع از پیل‌های سوختی، فقدان فناوری موثر برای ذخیره هیدروژن است. هیدروژن در شرایط عادی گاز است و فضای بسیار زیادی اشغال می‌کند. این امر در کاربردهای ثابت مشکلی ایجاد نمی‌کند، زیرا با استفاده از فناوری‌های فعلی می‌توان این ماده را در مخازن بزرگ در فشار کمی بالا نگهداری کرد. اما برای اینکه بتوان از این فناوری در کاربردهای سیار همانند خودروها استفاده کرد، باید راهی برای ذخیره ارزان، ایمن، موثر و فشرده این گاز پیدا کرد.
حال گروهی از پژوهشگران اروپایی با استفاده از واکنش‌های شیمیایی برگشت‌پذیر نانومحدودشده، مفهوم جدیدی در این حوزه ارائه کرده‌اند. آنها نشان داده‌اند که هیدریدهای نانومحدودشده قابلیت بالایی در ذخیره هیدروژن دارند.
این تحقیق که در دانشگاه Aarhus در دانمارک انجام شده است، روی استفاده از مواد نانوحفره‌ای به‌عنوان چارچوبی برای تهیه و محدود کردن هیدریدهای فلزی تمرکز دارد. این راهکار پایین به بالا امکان محدود کردن اندازه ذرات به متوسط اندازه حفرات ماده نانوحفره‌ای را فراهم می‌کند. در نتیجه می‌توان ذرات کوچک‌تری نسبت به روش‌های مکانیکی به دست آورد. به‌علاوه، جدا شدن نانوذرات توسط ماده چارچوب، از رشد بیش از حد و توده‌ای شدن ذرات جلوگیری می‌کند. نانومحدود شدن همچنین می‌تواند ویژگی هیدروژنه کردن مجدد هیدریدهای فلزی پیچیده را بهبود بخشد.
نانومحدود کردن هیدریدهای فلزی درون چارچوب نانوحفره‌ای چندین مزیت دارد:
افزایش مساحت سطحی واکنش‌دهنده‌ها
انتشار ذرات هیدرید فلزی با فاصله نانومتری
افزایش تعداد مرزهای ذرات
این مزایا موجب می‌شود رهایش و جذب هیدروژن تسهیل شده و سینتیک واکنش بهبود یابد.
به‌دلیل دانسیته نظری بالای هیدروژن در بوروهیدرید لیتیم (LiBH4) و هیدرید منیزیم (MgH2)، مطالعات زیادی روی این مواد صورت گرفته است. با این حال پایداری حرارتی بالای بوروهیدرید لیتیم استفاده از آن را به‌عنوان ماده حالت جامد ذخیره کننده هیدروژن محدود کرده است؛ آزاد شدن هیدروژن از این ماده در دماهای بالای ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد صورت می‌گیرد. به‌علاوه، جذب هیدروژن نیز نیاز به شرایط بسیار سخت دارد. به‌همین ترتیب استفاده از فلز بسیار فراوان و ارزان منیزیم به‌دلیل ویژگی‌های نامطلوب ترمودینامیکی آن با دشواری مواجه است.
خوشبختانه با ترکیب کردن واکنش‌های شیمیایی گرمازا و گرماگیر می‌توان هر دو ویژگی سینتیکی و ترمودینامیکی مواد ذخیره کننده هیدروژن را بهبود بخشید.
این گروه تحقیقاتی با مطالعه اثر نانومحدودسازی روی ویژگی‌های ذخیره هیدروژن سامانه بوروهیدرید لیتیم/هیدرید منیزیوم دریافتند که پایداری برگشت‌پذیر و سینتیک واجذب هیدروژن در این سیستم نسبت به حالت توده‌ای بهبود قابل ملاحظه‌ای یافته است.
