Hidrojen depolama malzemelerinde kullanılan metal organik bileşiklerin araştırılmasında yeni ilerleme kaydedildi
Kısa süre önce, Çin Bilimler Akademisi Dalian Enstitüsü, Kompozit Hidrit Malzemeler Kimyası Araştırma Grubu'nun yardımcı araştırmacısı He Tenghe ve araştırmacı Chen Ping liderliğindeki ekip, Xiamen Üniversitesi Profesörü Wu An'an, Kuzeybatı Pasifik Ulusal Laboratuvarı Tom Autrey, vb. İle hidrojen depolama malzemeleri üzerine yapılan araştırmalarda işbirliği yaptı. Bu bağlamda yeni ilerleme kaydedildi ve ilgili araştırma sonuçları "Angew. Chem. Int. Ed." Nin arka kapağında yayınlandı.
Hidrojen, yüksek enerji yoğunluğu ve kirlilik içermemesi nedeniyle her zaman enerji depolama ve taşıma için ideal bir taşıyıcı olarak görülmüştür. Bununla birlikte, güvenli ve verimli hidrojen depolama ortamının eksikliği, hidrojen enerjisi uygulama teknolojisinin darboğazı olarak kabul edilir. Şu anda, dünyanın önde gelen otomobil şirketleri, ticari yakıt hücreli araçlar için hidrojen depolama sistemi olarak yüksek basınçlı gaz tankları kullanmaktadır. Ancak sistemin basıncı 350-700bar kadar yüksek ve güvenlik her zaman söz konusu olmuştur.Ayrıca yüksek basınçlı gaz tankının tank malzemesi, yüksek mukavemetli karbon fiber olup, üretimi pahalıdır ki bu da yakıt hücreli araçların hızlı tanıtımını sınırlayan nedenlerden biridir. Hidrojenin yoğunlaştırılmış maddede depolanması, son yirmi yılda hidrojen depolama malzemeleri üzerine yapılan araştırmaların odak noktası olmuştur ve birbiri ardına çeşitli yeni malzemeler geliştirilmiştir. Bununla birlikte, bu malzemelerin kendi eksiklikleri vardır, bu nedenle, güvenli, verimli ve ucuz hidrojen depolama ve taşıma taşıyıcılarının geliştirilmesi, yakıt hücreli araçların teşviki ve hidrojen enerjisinin geniş çaplı uygulaması için etkili çözümler sağlayacaktır.
Son zamanlarda ekip, yeni bir organik-inorganik hibrit hidrojen depolama sistemi-metal organik bileşikleri sentezlemek için organik hidrojen depolama malzemelerinin elektronik özelliklerini değiştirmek için metallerin elektronegatiflik farkını kullanmak için yeni bir strateji önerdi. Teorik hesaplamalar, organik karbon halkasındaki elektron yoğunluğunun artırılmasının organik maddelerin dehidrojenasyon entalpi değişimini önemli ölçüde azaltabileceğini ve elektron yoğunluğu ne kadar yüksek olursa, dehidrojenasyon entalpi değişiminin o kadar düşük olduğunu göstermektedir.Araştırmacılar, güçlü elektron verme özelliklerine sahip alkali metaller veya alkali toprakları kullanırlar. Metalle modifiye edilmiş organik hidrojen depolama malzemesi, halkadaki elektron yoğunluğunun önemli ölçüde arttığını ve böylece organik materyalin dehidrojenasyon entalpi değişimini etkili bir şekilde azalttığını bulmuştur.Aynı zamanda teorik hesaplamalar, metalin elektron verme özellikleri arttıkça, materyalin dehidrojenasyon entalpisinin de olduğunu göstermektedir. Değişiklik ne kadar düşükse, yani farklı metaller seçilerek, malzemenin dehidrojenasyon entalpi değişimi kontrol edilebilir bir şekilde ayarlanabilir, böylece malzemenin dehidrojenasyon sıcaklığı termodinamik olarak kontrol edilebilir. Bu çalışma örnek olarak sodyum ile modifiye edilmiş fenol-sikloheksanol aldı ve dehidrojenasyon entalpi değişiminin 64.5kJ / mol-H2'den 50.4kJ / mol-H2'ye düşürülebileceğini hesapladı; Ayrıca metalin elektron verme yeteneği arttıkça sikloheksanol Sodyum alkoksidin a-pozisyonundaki CH bağının uzunluğu artar ve ikisi doğrusal bir ilişki içindedir, bu da materyalin organik-inorganik hibridizasyondan sonra aktive edildiğini ve a pozisyonundaki CH bağının hidrojen giderme işlemi sırasında tercihen kırıldığını gösterir.
Deneysel sonuçlar, sodyum fenat-sodyum sikloheksanol sisteminin ticari bir katalizör altında 150 ° C'de tersine çevrilebilir hidrojen depolama döngüsünü tamamlayabildiğini buldu. Materyal, hidrojen depolama döngüsü reaksiyonu için suda çözüldükten sonra, materyalin dehidrojenasyon sıcaklığı 100 ° C'nin altına daha da düşürülebilir. Bu, yaygın sıvı organik hidrojen depolama malzemelerine kıyasla önemli bir azalmadır.Bu tip metal organik bileşik, hidrojeni normal sıcaklık ve basınç altında depolayabilir ve taşıyabilir, yüksek basınçlı gaz tanklarının getirdiği tehlikeyi önleyebilir. Ek olarak, organik substratların çeşitliliği ve çeşitliliği nedeniyle, daha fazla tarama için inorganik metallerle hibridizasyondan daha fazla tip aday malzeme türetilebilir. Bu nedenle, bu araştırma, gelecekte düşük sıcaklıkta tersinir hidrojen depolama malzemelerinin geliştirilmesi için yeni bir fikir açtı.
Bu çalışma, Çin'in Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı genel projesi, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'nın temel uluslararası işbirliği projesi ve Dalian Kimya Teknolojisi Enstitüsü'nün bağımsız dağıtım fonu tarafından finanse edildi.
Arka kapak
Dalian Kimya Teknolojisi Enstitüsü, hidrojen depolama malzemelerinde kullanılan metal-organik bileşikler çalışmalarında yeni bir ilerleme kaydetti.
Kaynak: Dalian Institute of Chemical Physics, Çin Bilimler Akademisi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
