Waterstof is een zeer aantrekkelijke, maar ook zeer explosieve energiedrager, die een veilige, lichtgewicht en goedkope opslag- en transportsystemen. Wetenschappers van het Weizmann Institute of Science, Israël, hebben nu een chemisch opslagsysteem ontwikkeld op basis van eenvoudige en overvloedige organische verbindingen. Zoals gerapporteerd in het journaal Angewandte Chemie , het vloeibare waterstofdragersysteem heeft een hoge theoretische capaciteit en gebruikt dezelfde katalysator voor de laad-ontlaadreactie.

Waterstof bevat veel energie, die kunnen worden omgezet in elektriciteit of stroom, en het enige bijproduct van verbranding is water. Echter, aangezien waterstof een gas is, de energiedichtheid per volume is laag. Daarom, zuivere waterstof wordt meestal onder druk of in vloeibare vorm behandeld, maar de stalen tanks voegen gewicht toe, en het vrijkomen en het gebruik ervan is gevaarlijk.

Behalve tanks, waterstof kan ook worden gemaskeerd en opgeslagen in een chemisch reactiesysteem. Dit is in principe de manier waarop de natuur waterstof opslaat en gebruikt:In biologische cellen, fijn afgestelde chemische verbindingen binden en geven waterstof af om de chemische verbindingen op te bouwen die de cellen nodig hebben. Al deze biologische processen worden gekatalyseerd door enzymen.

In chemische laboratoria zijn ook krachtige katalysatoren ontwikkeld die de omzetting van waterstof bemiddelen. Een voorbeeld is de rutheniumtangkatalysator, een oplosbaar complex van ruthenium met een organisch ligand, ontwikkeld door David Milstein en zijn collega's. Met behulp van deze katalysator ze onderzochten het vermogen van een reactiesysteem van eenvoudige organische chemicaliën om waterstof op te slaan en af ​​te geven.

"Het vinden van een geschikte waterstofopslagmethode is een belangrijke uitdaging voor de 'waterstofeconomie, '" legden de auteurs van de publicatie hun motivatie uit. Onder de voorwaarden waaraan moet worden voldaan, zijn veilige chemicaliën, eenvoudige laad- en losschema's, en een zo laag mogelijk volume.

Een dergelijk systeem, bestaande uit de chemische verbindingen ethyleendiamine en methanol, werd geïdentificeerd door Milstein en zijn collega's. Als de twee moleculen reageren, zuivere waterstof komt vrij. Het andere reactieproduct is een verbinding die ethyleenureum wordt genoemd. De theoretische capaciteit van dit "vloeibare organische waterstofdragersysteem" (LOHC) is 6,52 gewichtsprocent, wat een zeer hoge waarde is voor een LOHC.

De wetenschappers zetten eerst de hydrogeneringsreactie op. Bij deze reactie vloeibare waterstofdragers ethyleendiamine en methanol werden gevormd uit ethyleenureum en waterstofgas met honderd procent omzetting wanneer de rutheniumtangkatalysator werd gebruikt.

Daarna onderzochten ze de waterstofafgiftereactie, dat is de reactie van ethyleendiamine met methanol. Hier, de opbrengst aan waterstof was bijna 100 procent, maar de reactie leek te verlopen via tussenstadia en eindigde met een evenwicht van producten. Hoe dan ook, volledige herhydrogenering mogelijk was, wat de auteurs tot de conclusie bracht dat ze inderdaad een volledig oplaadbaar systeem voor waterstofopslag hadden ontwikkeld. Dit systeem is gemaakt van vloeibare organische verbindingen die overvloedig aanwezig zijn, goedkoop, gemakkelijk te hanteren, en niet erg gevaarlijk.

Het voordeel is de eenvoudige aard van de verbindingen en de hoge theoretische capaciteit. Echter, efficiënter en groener te zijn, zoals opstelling in de natuur, reactietijden moeten nog korter en temperaturen lager. Voor deze, zelfs "groenere" katalysatoren moeten worden onderzocht.