Vandenilis narve

   Inžinieriai dar labiau priartėjo prie saugesnių, žemo slėgio kuro bakų, skirtų kitos kartos, vandenilio kuro elementais varomiems elektriniams automobiliams, sukūrimo. Jie pagamino naują medžiagą, sugebančią kambario temperatūroje uždaryti vandenilio dujas mažose, narvelius primenančiose molekulėse ir lengvai išlaisvinančią šias dujas atsiradus poreikiui. Šią medžiagą nesunku panaudoti saugiam didelių vandenilio kiekių sandėliavimui.

   Vandeniliu varomi elektromobiliai galėtų sumažinti transporto sukeliamą taršą, bet iki jiems plačiau paplintant dar reikia išspręsti daugybę įvairiausių problemų. Vienas pačių didžiausių iššūkių - greta paties vandenilio gamybos neišmetant į atmosferą daug šiltnamio efektą sukeliančių dujų - yra sugalvoti, kaip reikia saugoti dujas. Šiandien daugumoje kuro elementais varomų automobilių naudoja vandenilį, kuris masyviuose cilindruose yra suslegiamas iki didesnio nei 300 atmosferų slėgio. Cilindrai yra gaminami iš kelių anglies pluošto, aliuminio ir plieno sluoksnių, o sveria jie nuo 7 iki 20 kartų daugiau nei juose saugomas kuras.

   Būtent dėl to viso pasaulio mokslininkai stengiasi sukurti naujus šių dujų saugojimo būdus. Praėjusiais metais amerikiečių grupei pavyko tam panaudoti ledą primenančią medžiagą, vadinamą klatratu, bet ją reikia šaldyti iki skystojo azoto temperatūros (77 K). Daugelyje kitų tyrimų vandenilio kaupimui buvo naudojami arba metalai, pavyzdžiui, lantanas ar nikelis, arba organiniai junginiai, tokie kaip anglies nanovamzdeliai. Kai kurie metalai sugeba pagauti vandenilį savo paviršiuje. Bet tie metalai, kurie pagauna daugiausia vandenilio, laiko pririšę jį stipriausiai, todėl norint kurą išlaisvinti juos tenka labai įkaitinti. Kita vertus, anglies nanovamzdeliai yra lengvi ir leidžia sukaupti daug vandenilio, bet yra sunku pagaminti daug vienodos formos ir dydžio vamzdelių, todėl praktikoje juos dar sudėtinga panaudoti.

   Mičigano universiteto mokslininkų grupei, vadovaujamai Omaro Yaghi, pavyko išsiaiškinti, kad kubinės, narvelius primenančios molekulės, vadinamos metalorganiniais rėmais (MOR), pasižymi pačių geriausių metalų ir organinių medžiagų, naudotų vandenilio kaupimui, savybių deriniu. grupės naudojamos MPR molekulės yra sudarytos iš cinku ir deguonimi besiremiančių kompleksų, sujungtų benzeno tipo organinėmis molekulėmis. MOR neprisijungia vandenilio taip stipriai, kaip metalai, o tik lengvai sugeria vandenilio molekules metalo kompleksų ir jų organinių jungčių vietose. Todėl vandenilis nesunkiai išsilaisvina kambario temperatūroje ir mažame slėgyje. Vandenilio pagavimui užtenka 20 atmosferų slėgio - tik dukart didesnio už tą, kuris susidaro žiebtuvėlio kuro rezervuare.

   Kuomet grupė jungtyse pabandė naudoti benzeno junginį, vadinamą 1,4-benzenedicarboxylatu, pasirodė, kad kiekvienas kubas surinkdavo maždaug po devynias vandenilio molekules. Mokslininkai sugebėjo du ir keturis kartus padidinti šį skaičių sukurdami papildomus anglies žiedus.

   Kol kas MOR nepralenkia metalų pagal kaupiamo vandenilio kiekį, bet tolesni organinių medžiagų bandymai gali situaciją drastiškai pagerinti.


Mokslo įdomybės