Китайские автомобили на водородном топливе
Ученые-теоретики проявляют все больший и больший интерес к идее хранения водорода в нанострутурах. Химики из университетов Китая (Chinese University Hong Kong Shatin и Fudan University Shanghai) разрабатывают конструкцию контейнера для хранения водорода на основе нанотехнологий.
Такой наноконтейнер представляет собой молекулярную структуру, в которой водород может храниться при давлении ~ 1-3 ГПа. Данная молекулярная структурв может удерживать водород в сжатом состоянии даже после выброса внешнего давления. И это, по их мнению, совершенно необходимо, например, для хранения водорода в салоне автомобиля. Ранее путем эксперимента был получен факт, что водород внедренный в междоузлия кристаллической решетки льда под высоким давлением, оставался там и после снятия давления, правда, при температуре 140 градусов Кельвина (-133 градуса Цельсия). Именно этот факт и лег в основу идеи о наноконтейнерах для водорода.
Китайские конструкторы предложили конструкцию, которая состоит из трех частей. Сам наноконтейнер представляет собой одностенную углеродную нанотрубку (ОСНТ). Внутрь этой нанотрубки помещают две молекулы фуллерена (форма которых похожа на футбольные мячи), получая таким образом "гороховый стручок". Третья часть контейнера - это две "крышки" на концах нанотрубки. Под высоким давлением газообразный водород просачивается через них внутрь конструкции. Далее внешнее давление снимают, а внутреннее давление выталкивает фуллерены ("горошины") в концы трубки, где они перекрывают выход водороду, запирая его внутри. По сути, фуллерен и "крышка" образуют наноклапан. Заметим, что такой молекулярный контейнер сможет работать и при комнатной температуре.
При помощи моделирования химики-теоретики подобрали параметры, которые смогут обеспечивать работоспособность конструкции. Оказалось, что оптимальной для контейнера является одностенная углеродная нанотрубка диаметром ~ 15 Ангстрем, для блокировки ее концов подойдут две молекулы фуллерена С60, а на концах нанотрубка закрыта полусферами фуллеренов, удалив из которых путем травления несколько атомов, можно создать условия для натекания газа внутрь. Такие детальные вычисления показали, что при внутреннем давлении 2,5 ГПа емкость конструкции приближается к 7,7% масс. водорода, при этом после снятия внешнего давления молекулы водорода окажутся надежно заперты внутри. Китайские ученые пришли к выводу, что будет проще продавать уже заполненные в промышленных условиях контейнеры и ставить их в автомобиль, и в следствии этого, можно будет обойтись без водородных заправок на трассах.
"Автосфера"