[ad_1]
Hidrogen semakin dipandang penting untuk ekonomi energi dunia yang berkelanjutan karena dapat menyimpan kelebihan energi terbarukan, mendekarbonisasi transportasi dan berfungsi sebagai pembawa energi tanpa emisi. Namun, penyimpanan konvensional bertekanan tinggi atau kriogenik menimbulkan tantangan teknis dan rekayasa yang signifikan.
Untuk mengatasi tantangan tersebut, Laboratorium Nasional Lawrence Livermore (LLNL) dan Laboratorium Nasional Sandia peneliti telah beralih ke hidrida logam karena mereka memberikan kepadatan energi yang luar biasa dan dapat melepaskan dan menyerap hidrogen secara reversibel dalam kondisi yang relatif ringan. Penelitian ini muncul sebagai kertas panas dan sampul belakang di jurnal kimia terapan.
Hidrida logam padat dengan densitas hidrogen volumetrik dan gravimetri yang tinggi merupakan alternatif yang menarik untuk penyimpanan hidrogen fase gas. Namun, banyak hidrida logam berkapasitas tinggi menderita akibat termodinamika serapan hidrogen yang buruk setelah pelepasan awal, yang memerlukan tekanan hidrogen ekstrem untuk beregenerasi. Batasan seperti itu sering dikaitkan dengan sifat metastabil mereka dan menghalangi aplikasi dunia nyata mereka.
Tampilan kluster alan reversibel skala subnano yang terkoordinasi ke situs bipiridin pada kerangka berbasis triazin kovalen yang dapat digunakan dalam sistem penyimpanan hidrogen.
Dalam penelitian terbaru, para ilmuwan menemukan cara baru untuk meringankan batasan termodinamika. Tim berfokus pada satu hidrida logam metastabil khas yang disebut alane. Alane, atau aluminium hidrida, memiliki kerapatan hidrogen volumetrik dua kali lipat dari hidrogen cair. Namun, mengubah aluminium metalik curah menjadi alan telah lama dianggap mustahil kecuali dalam kondisi ekstrim dengan lebih dari 6.900 atmosfer dihidrogen (H2) tekanan.
Tim mengembangkan bahan nanoconfined dengan peningkatan termodinamika regenerasi alan. Mereka menemukan bahwa alane yang terletak di dalam pori-pori nano dari kerangka triazin kovalen bipiridin yang sangat berpori dapat diregenerasi pada H2 tekanan hanya 700 bar (690 atmosfer), yang sepuluh kali lipat lebih rendah dari yang dibutuhkan untuk rekan curahnya. Tekanan ini mudah dicapai di stasiun pengisian bahan bakar hidrogen komersial, meskipun perbaikan lebih lanjut diperlukan untuk mencapai pengisian bahan bakar yang cepat.
“Pekerjaan ini membuka jalan untuk mengembangkan material komposit yang cocok untuk aplikasi penyimpanan hidrogen di dunia nyata, termasuk penyimpanan hidrogen kendaraan,” kata ilmuwan material LLNL, Sichi Li, yang menjabat sebagai penulis pertama makalah ini.
Melalui kombinasi eksperimen spektroskopi dan mikroskopis yang canggih, serta pemodelan prinsip pertama oleh Li, mereka menemukan mekanisme yang mengejutkan dan tidak intuitif untuk stabilisasi alane. Mekanisme ini melibatkan pembentukan radikal stabil secara intrinsik dan kelompok alan kecil yang berinteraksi secara kimia dengan nanopori kerangka kerja yang membatasi, sehingga menimbulkan termodinamika yang benar-benar berbeda dari bahan curah.
“Pengurungan nano adalah pendekatan yang sangat menarik untuk menstabilkan bahan penyimpanan hidrogen metastabil, terutama mengingat palet luas bahan inang potensial,” kata ilmuwan bahan LLNL dan rekan penulis Brandon Wood, yang memimpin tim LLNL pada penyimpanan hidrogen berbasis bahan. “Di luar penyimpanan hidrogen, pekerjaan ini juga dapat berimplikasi pada penyetelan sifat bahan pembangkit dan penyimpanan energi lainnya, termasuk baterai dan katalis.”
Rekan penulis LLNL lainnya termasuk Maxwell Marple dan Harris Mason. Pekerjaan ini didanai oleh Departemen Energi, Kantor Efisiensi Energi dan Energi Terbarukan, Kantor Teknologi Hidrogen dan Sel Bahan Bakar, melalui Konsorsium Penelitian Lanjutan Bahan Penyimpanan Hidrogen (HyMARC).
Sumber: LLNL
[ad_2]
