Een eenvoudige methode voor het vervaardigen van palladium-nanoschuim met extreem lage dichtheid zou kunnen helpen bij het bevorderen van waterstofopslagtechnologieën, meldt een nieuwe studie van de Universiteit van Californië, Davy.

Een nanofoam is hoe het klinkt:een schuimige versie van een of ander materiaal, gevuld met zeer kleine poriën. Voor het eerst geïntroduceerd ongeveer 20 jaar geleden, metalen nanofoams hebben potentieel voor diverse toepassingen. De poreuze structuren zijn sterk en licht van gewicht, net als hun natuurlijke tegenhangers van bot en kurk. Palladium en bepaalde andere metalen nanoschuimen kunnen ook snel waterstof opslaan en afgeven, waardoor ze een ideale kandidaat zijn voor waterstofbrandstofcellen.

Maar voordat auto's kunnen tanken via nanofoam, het gebruik van metaalschuim op industriële schaal moet uitdagingen overwinnen, waaronder veeleisende productieomstandigheden, vervuiling en slechte kristalliniteit, zei senior auteur Kai Liu, hoogleraar natuurkunde aan het UC Davis College of Letters and Science. Het is ook moeilijk om extreem lichtgewicht schuim te verkrijgen zonder afbreuk te doen aan hun stabiliteit, merkte Liu op.

Traditionele productietechnieken voor metaalschuim vereisen mogelijk hoge temperaturen, hoge druk en gecontroleerde chemische omgevingen. Het door UC Davis geleide team vertrouwt in plaats daarvan op een natchemische benadering die zeer geschikt is voor industriële toepassingen en ook kan worden aangepast aan andere soorten lichtgewicht metaalschuim, zei Liu.

"Dit opent een heel nieuw platform voor spannende materiaalverkenningen, " hij zei.

De nieuwe techniek maakt gebruik van nanodraden van palladium als bouwstenen. De nanodraden worden in water gelegd, vervolgens gemengd tot een slurry met ultrasone trillingen. De slurry wordt snel ondergedompeld in vloeibare stikstof om de draden op hun plaats te bevriezen. Eindelijk, het ijs-nanodraadmengsel wordt in een vacuüm geplaatst totdat het ijs verdampt, waardoor een puur palladium nanodraadschuim achterblijft. De dichtheid van het materiaal is zo laag als een duizendste van de dichtheid van palladium in zijn bulkmetaalvorm en kan worden afgestemd op verschillende toepassingen, het team gevonden.

De onderzoekers bestudeerden ook de waterstofopslageigenschappen van het palladium nanofoam, het vinden van het materiaal toonde een uitstekende laadcapaciteit en absorptiesnelheid. Het nanofoam vertoont een uitstekende thermodynamische stabiliteit, zoals gemeten door gespecialiseerde calorimetrische technieken aan het UC Davis Peter A. Rock Thermochemistry Laboratory. Het laboratorium wordt geleid door co-auteur Alexandra Navrotsky, die de Edward Roessler-leerstoel in wiskundige en fysische wetenschappen bekleedt.

De resultaten werden op 20 oktober online gepubliceerd, 2017, in het journaal Chemie van materialen .