Είτε πρόκειται για αυτοκίνητα, ή για ενέργεια ή κινητά τηλέφωνα, η σύγχρονη κοινωνία βασίζεται στη χρήση μετάλλων και το μέλλον μας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από αυτά τα υλικά. Την ίδια στιγμή, η αποθήκευση του υδρογόνου με ασφαλή και περιβαλλοντικά φιλικό τρόπο εξακολουθεί να αποτελεί σημαντική πρόκληση.
Τα υδρίδια μετάλλων θα μπορούσαν να είναι μια ελκυστική λύση αποθήκευσης υδρογόνου, ειδικά για εκείνες τις εφαρμογές όπου ο όγκος και η ασφάλεια του συστήματος αποθήκευσης είναι σημαντικά -όπως για παράδειγμα, σε αποθήκες, σε σταθμούς ανεφοδιασμού υδρογόνου ή πλοία- καθώς μπορούν να παρέχουν πολύ υψηλή πυκνότητα αποθήκευσης.
Επί του παρόντος, για την παραγωγή αυτών των υλικών αποθήκευσης υδρογόνου χρησιμοποιούνται συνήθως μέταλλα υψηλής καθαρότητας. Παρά τα πλεονεκτήματα τους, από την εξόρυξη και τη μεγάλης κλίμακας παραγωγή αυτών των υλικών εκπέμπονται σημαντικές ποσότητες αερίων του θερμοκηπίου.
Ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υδρογόνου Helmholtz-Zentrum Hereon δημοσίευσαν εργασίες στο Green Chemistry και στο Journal of Magnesium and Alloys, που δείχνουν ότι υλικά αποθήκευσης υδρογόνου υψηλής ποιότητας μπορούν να παραχθούν από λιγότερο καθαρά βιομηχανικά απόβλητα μετάλλων. Αυτά τα ευρήματα, μας επιτρέπουν για πρώτη φορά να χρησιμοποιήσουμε μια στρατηγική κυκλικής οικονομίας για την παραγωγή μεταλλικών υδριδίων. Ως αποτέλεσμα, η παραγωγή των μεταλλικών υδριδίων μπορεί να είναι πολύ πιο φιλική προς το περιβάλλον.
«Η χρήση προσεγγίσεων κυκλικής οικονομίας στην παραγωγή υλικών αποθήκευσης υδρογόνου μας επιτρέπει να αντιμετωπίσουμε τις ενεργειακές προκλήσεις που θέτουν οι σύγχρονοι καιροί στην κοινωνία μας με πιο βιώσιμο τρόπο», λέει ο Δρ. Claudio Pistidda, ερευνητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υδρογόνου Hereon.
Εκατομμύρια τόνοι μεταλλικών απορριμμάτων παράγονται κάθε χρόνο. Η ανακύκλωση αυτών των υλικών είναι ζωτικής σημασίας σε διάφορα επίπεδα και κυρίως για την αντιμετώπιση των προβλημάτων εφοδιασμού που θέτει η συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση για μέταλλα στην οικονομική ανάπτυξη πολλών χωρών. Αν και για τα περισσότερα από τα κράματα μετάλλων που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία, υπάρχουν επιτυχημένες μεθοδολογίες ανακύκλωσης, σημαντική ποσότητα από αυτά εξακολουθεί να χάνεται.
Η παραγωγή υδριδίων μετάλλων από κατά τα άλλα μη ανακυκλώσιμα υλικά θα μπορούσε να αξιοποιήσει μεγάλες ποσότητες από αυτά τα βιομηχανικά απόβλητα, όπως έδειξαν οι ερευνητές του Hereon. Οι ιδιότητες των υδριδίων μετάλλων φαίνεται να μην επηρρεάζονται από την ακριβή σύσταση του κράματος σε αντίθεση με τα μεταλλικά κράματα, π.χ. για κατασκευές υψηλών απαιτήσεων.
«Η έρευνα ανοίγει τον δρόμο για την ανάπτυξη φιλικών προς το περιβάλλον υλικών για εφαρμογές αποθήκευσης υδρογόνου υψηλής απόδοσης», λέει ο Δρ. Claudio Pistidda. «Σε σύγκριση με τις κοινές δεξαμενές υγρού υδρογόνου ή υδρογόνου υπό πίεση, τα υδρίδια μετάλλων είναι μια ελκυστική λύση για την αποθήκευση υδρογόνου σε χαμηλές πιέσεις και μέτριες θερμοκρασίες με ασφαλή τρόπο».
Οι ενώσεις των μετάλλων σε μορφή λεπτής σκόνης έχουν υψηλή χημική συγγένεια με το υδρογόνο. Μόλις εκτεθούν σε αυτό, η υψηλή συγγένεια οδηγεί στη διάσπαση των δεσμών μεταξύ των δύο ατόμων υδρογόνου του μορίου του υδρογόνου (Η2). Τα μέταλλα συνδέονται με τα μεμονωμένα άτομα υδρογόνου, με αποτέλεσμα τη δημιουργία υδριδίων. Αυτή η διαδικασία μπορεί εύκολα να αντιστραφεί μειώνοντας την πίεση υδρογόνου που εφαρμόστηκε προηγουμένως για τη δημιουργία των μεταλλικών υδριδίων ή αυξάνοντας τη θερμοκρασία. Έτσι ακριβώς όπως ένα σφουγγάρι με νερό, τα μεταλλικά υδρίδια μπορούν να δεσμεύσουν το υδρογόνο σε ιδιαίτερα μεγάλες ποσότητες και να το απελευθερώσουν ξανά γρήγορα.
Στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υδρογόνου Helmholtz-Zentrum Hereon, οι ερευνητές ασχολούνται επίσης με λύσεις νανοδομημένων υλικών για αποθήκευση υδρογόνου, εξετάζουν βιώσιμες μεθόδους παραγωγής μεγάλης κλίμακας και αξιολογούν αυτά τα υλικά σε πραγματικές συνθήκες.
Με πληροφορίες από phys.org
