Водородомешалка: Топливо будущего

Водород — наиболее распространенный элемент на земле — давно окрестили топливом будущего. Огромные запасы водорода содержатся не только в мировом океане (в составе молекул воды), но также и в ископаемых породах — угле, нефти, газе — в форме углеводородов. Однако выделение чистого водорода из сложных молекул до сих пор требовало довольно весьма существенных энергозатрат, что в конечном итоге сводит на нет все преимущества полученного топлива. Кроме того, водород трудно хранить, так как в нормальном состоянии он представляет собой чрезвычайно текучий (а при смешении с воздухом — еще и взрывоопасный) газ. Открытие, сделанное американскими химиками, в перспективе способно решить обе эти проблемы.

Анджела Льюкинг (Angela Leuking) описывает простой одношаговый процесс, позволяющий одновременно получать и связывать дешевый водород. Открытие было сделано случайно, в прочесе экспериментов по исследованию способностей графита удерживать газообразный водород, которые активно ведутся учеными по всему миру. Поместив каменный уголь вместе со стальными шариками и некоторым количеством циклогексана, выполнявшим роль смазки, в лабораторную мешалку, обращавшуюся со скоростью 400 об./мин, ученые получили угольную пыль, способную связывать молекулярный водород при низкой температуре и выделять его обратно при нагреве. Чтобы учесть возможную адсорбцию посторонних газов, исследователи нагрели, а потом тщательно взвесили полученную пыль перед добавлением водорода — и к своему удивлению обнаружили существенную потерю веса по сравнению с массой изначального сырья. Потеря была обусловлена выделением газов в процессе измельчения, причем спектрометр показал, что среди них преобладает именно водород. Ученые объясняют эти невероятные результаты тем, что давление, возникающее в установке при измельчении угля, достаточно для того, чтобы спровоцировать изменения в структуре циклогексана с освобождением части водорода, входящего в его молекулярную структуру. Учитывая то, что циклогексан (тетрагидробензол) является чрезвычайно широко используемым в промышленности и дешевым органическим реактивом, можно говорить о том, что найден очень простой и дешевый способ получения топлива будущего.

Впрочем, проблему хранения водорода пока еще нельзя назвать решенной. В настоящий момент предельная насыщенность угольной пыли водородом, которой удается достичь в лабораторных условиях, составляет всего 2% от общего веса. Тем не менее многие ученые уверены, что этот показатель в ближайшее время удастся существенно увеличить.

По публикации Science