Un composé supraconducteur en couches bon marché et utile peut également être un matériau à l'état solide efficace pour stocker l'hydrogène. L'approche du consortium du réseau de matériaux énergétiques (EMN) du ministère de l'Énergie (DOE) pour accélérer la découverte et le développement de matériaux commence à porter ses fruits.

Par la théorie et l'expérimentation, Les scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ont découvert le mécanisme clé par lequel le diborure de magnésium (MgB2) absorbe l'hydrogène et ont fourni des informations clés sur la voie de réaction qui convertit le MgB2 en sa forme de capacité d'hydrogène la plus élevée, borohydrure de magnésium (Mg(BH4)2). Le Mg(BH4)2 est un matériau de stockage d'hydrogène particulièrement prometteur en raison de sa forte teneur en hydrogène et de sa thermodynamique attractive.

"Les informations fournies par notre étude sont une étape importante vers la libération du potentiel de ce matériau pour le stockage d'hydrogène à l'état solide, " a déclaré Keith Ray, Physicien du LLNL et auteur principal d'un article présenté sur la couverture intérieure du numéro de septembre de Chimie Physique Physique Chimique .

Le stockage de l'hydrogène est l'une des technologies habilitantes essentielles pour les systèmes de transport alimentés à l'hydrogène ainsi que la résilience du réseau, stockage d'énergie et utilisation de diverses ressources nationales dans tous les secteurs, ce qui peut réduire la dépendance au pétrole.

L'hydrogène a une densité d'énergie gravimétrique élevée - les véhicules à pile à combustible sur la route aujourd'hui peuvent parcourir plus de 300 milles avec 5 kilogrammes d'hydrogène - et aucune pollution par le tuyau d'échappement. Cependant, les véhicules à hydrogène actuels reposent sur des réservoirs de stockage d'hydrogène à haute pression, qui limitent la praticité des infrastructures. Par ailleurs, l'utilisation de 700 bars (700 atmosphères de pression) de gaz H2 est inefficace en raison des pertes de compression.

Le stockage d'hydrogène à l'état solide dans des hydrures métalliques complexes peut offrir des systèmes de stockage embarqués beaucoup plus compacts et des pressions de fonctionnement réduites. Cependant, les hydrures métalliques complexes sont souvent caractérisés par une cinétique médiocre et des voies d'hydrogénation à plusieurs étapes qui ne sont pas bien comprises.

Dans la nouvelle étude, l'équipe a fait un pas important vers la compréhension et l'amélioration de ces lacunes. Ils ont découvert que dans les premières étapes de l'exposition à l'hydrogène, Le MgB2 peut s'hydrogéner en Mg(BH4)2 sans formation de composés intermédiaires. Étant donné que ces intermédiaires sont connus pour inhiber la vitesse à laquelle un véhicule à hydrogène peut être ravitaillé, la possibilité de les éviter est un développement important pour rendre le MgB2 pratiquement viable.

"Nous avons montré que si vous pouvez combiner la spectroscopie, calculs des premiers principes et modélisation cinétique, il est possible de comprendre la voie de réaction et le mécanisme chimique spécifique d'une manière qui n'a jamais été faite auparavant, " dit Tae Wook Heo, Scientifique des matériaux du LLNL et co-auteur. L'équipe de recherche a également découvert que l'hydrogénation du MgB2 se produit en deux étapes de réaction distinctes lorsque les molécules d'hydrogène se séparent et migrent vers les bords exposés du matériau.

Bois de Brandon, le scientifique des matériaux du LLNL qui dirige le projet, a déclaré que cette recherche fournit une feuille de route pour intégrer les expériences et la théorie vers une compréhension plus complète des réactions complexes dans les matériaux de stockage d'hydrogène à l'état solide. La recherche fait partie d'une étude plus large des hydrures métalliques complexes menée par le Department of Energy's Hydrogen Storage Materials—Advanced Research Consortium (HyMARC ).