Ett steg på vägen mot effektivare lagring av väte

Ett internationellt forskarlag under ledning av professor Rajeev Ahuja vid Uppsala universitet har på atomär skala kartlagt hur väte frisätts från nanopartiklar tillverkade av magnesium - ett lovande material för lagring av väte. Resultaten finns publicerade i nätupplagan av tidskriften Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).

Som ett led i att arbetet för att bekämpa den globala uppvärmningen och en potentiell framtida oljebrist kommer vi med stor sannolikhet att behöva utveckla våra fordon, och i stället för dagens kombination av förbränningsmotor och bensin hitta alternativa teknologier. En av de främsta kandidaterna är bränsleceller där bränslet utgörs av vätgas. Väte är ett av de vanligast förekommande grundämnena på jorden och kan i bränslecellen producera energi genom kemiska reaktioner med syre, utan att det bildas skadliga utsläpp. Hur man ska lagra vätgas på ett kompakt sätt är dock fortfarande ett olöst problem, och här bidrar den nya studien med viktig kunskap.

Hittills har mycket av forskningen fokuserat på hur vätgas kan absorberas inuti metallpulver, vilket ger så kallade metallhydrider. En sådan metallhydrid är magnesium, som kan absorbera upp till 7,7 viktprocent vätgas. Magnesium används ofta i den här typen av studier, eftersom materialet har den speciella fördelen att det snabbt kan frigöra eller ta upp vätgas om man tillsätter katalysatorer i form av till exempel nickel eller järnpartiklar.

Det har spekulerats om att dessa katalysatorer skulle verka med en sorts skyttelmekanism, där de hjälper till att transportera ut väte ur materialet. Med hjälp av kvantmekaniska datorsimuleringar av magnesiumkluster har forskarna i den nya studien kunnat visa hur denna katalys sker på atomär nivå, och även förklarat hur man med endast en liten mängd katalysatorpartiklar dramatiskt kan förbättra frisättningen av väte. De omfattande datorsimuleringarna utfördes vid Uppsala universitets beräkningscentrum UPPMAX.

- Vi hoppas att upptäckten ska möjliggöra tekniska förbättringar av både magnesiumbaserade vätelagringsmaterial och andra liknande metallhydrider, säger professor Raajev Ahuja vid institutionen för fysik och materialvetenskap.

Läs artikeln i nätupplagan av PNAS.

För mer information, kontakta:
doktorand Peter Larsson, 018-471 35 67, e-post: peter.larsson@fysik.uu.se
doktorand C. Moysés Araújo (på engelska), 018-471 35 84, e-post: moyses.araujo@fysik.uu.se
professor Rajeev Ahuja (på engelska), 070-425 09 35, e-post: rajeev.ahuja@fysik.uu.se