Waterstofaangedreven voertuigen stoten alleen waterdamp uit uit hun uitlaatpijpen, een schoner alternatief bieden voor vervoer op basis van fossiele brandstoffen. Maar om waterstofauto's mainstream te laten worden, wetenschappers moeten efficiëntere waterstofopslagsystemen ontwikkelen. Nutsvoorzieningen, onderzoekers rapporteren in ACS' Chemie van materialen hebben metaal-organische raamwerken (MOF's) gebruikt om een ​​nieuw record te vestigen voor waterstofopslagcapaciteit onder normale bedrijfsomstandigheden.

Volgens het Amerikaanse ministerie van Energie, in 2017 hadden de VS 34 openbaar toegankelijke waterstoftankstations, met 31 hiervan in Californië. Samen met een grotere brandstofinfrastructuur, technologische vooruitgang is nodig voor de wijdverbreide adoptie van waterstofauto's. Vooral, verbeterde waterstofopslagsystemen zouden het rijbereik van de auto's kunnen vergroten en tegelijkertijd de kosten kunnen verlagen. Huidige waterstofauto's gebruiken dure, omvangrijke koel- of compressiesystemen om voldoende waterstof op te slaan voor acceptabele driving ranges. Jeffrey Long en collega's vroegen zich af of ze MOF's konden gebruiken om meer waterstofbrandstof op te slaan onder normale rijomstandigheden. MOF's zijn verbindingen die metaalionen bevatten die zijn gecoördineerd met organische liganden. De 3D-structuren van sommige MOF's vormen poriën die waterstofgasmoleculen sterk adsorberen en ervoor zorgen dat ze andere moleculen aantrekken, waardoor het gas zou kunnen condenseren onder bijna-omgevingsomstandigheden.

Om de beste MOF voor waterstofopslag te bepalen, de onderzoekers testten vier verschillende verbindingen:twee die nikkel bevatten en twee die kobalt als het coördinerende metaal bevatten. Een MOF genaamd Ni ₂ ( m -dobdc) vertoonden de hoogste waterstofopslagcapaciteit over een reeks van drukken en temperaturen. Bij omgevingstemperatuur en een veel lagere tankdruk dan gebruikt in huidige waterstofvoertuigen, Ni ₂ ( m -dobdc) vestigde een nieuw record voor waterstofopslagcapaciteit van 11,9 g brandstof per liter MOF-kristal. De MOF had een aanzienlijk grotere opslagcapaciteit dan gecomprimeerd waterstofgas onder dezelfde omstandigheden. Toen de onderzoekers de structuur van de MOF door neutronendiffractie onderzochten, ze ontdekten dat een enkele porie zeven specifieke bindingsplaatsen voor waterstofgas bevatte die een dichte pakking van de brandstof mogelijk maakten.