Of het nu auto's, energie of mobiele telefoons zijn, de moderne samenleving is gebouwd op metalen en ook onze toekomst hangt sterk af van deze materialen. Waterstof veilig, compact en toch milieuvriendelijk opslaan is nog een grote uitdaging. Metaalhydriden kunnen een aantrekkelijke oplossing zijn, vooral voor die toepassingen waar het volume en de veiligheid van het opslagsysteem een ​​probleem is, bijvoorbeeld in stationaire opslagplaatsen, in waterstoftankstations of schepen, omdat ze een zeer hoge opslagdichtheid kunnen bieden. Hoogzuivere metalen worden vaak gebruikt om deze opslagmaterialen te produceren. Ondanks hun voordelen, is de winning en grootschalige productie van deze materialen een zware belasting voor het milieu omdat ze grote hoeveelheden broeikasgassen uitstoten, om nog maar te zwijgen van de impact van de winning van de grondstoffen op het landschap zelf.

Onderzoekers van het Helmholtz-Zentrum Hereon Institute of Hydrogen Technology hebben nu aangetoond dat hoogwaardige waterstofopslagmaterialen ook kunnen worden geproduceerd uit minder zuiver industrieel metaalafval. Deze bevindingen stellen ons voor het eerst in staat om een ​​circulaire economiestrategie te gebruiken om metaalhydriden te produceren. Als gevolg hiervan is hun productie veel milieuvriendelijker.

"Het gebruik van circulaire economiebenaderingen voor de productie van waterstofopslagmaterialen stelt ons in staat om de energie-uitdagingen die de moderne tijd voor onze samenleving stelt op een duurzamere manier aan te pakken", zegt Dr. Claudio Pistidda, wetenschapper aan het Hereon Institute of Hydrogen Technology.

Jaarlijks worden miljoenen tonnen metaalafval gegenereerd. Het recyclen van deze materialen is cruciaal om de bedreiging te verminderen die de steeds toenemende vraag naar metaal vormt voor de economische groei van veel landen. Hoewel voor de meeste metaallegeringen die in de industrie worden gebruikt, succesvolle recyclingmethodologieën bestaan, gaat er nog steeds een aanzienlijk aantal verloren. De productie van metaalhydriden uit anders niet-recyclebare materialen zou grote hoeveelheden van dit industrieel afval kunnen opvangen, zoals werd aangetoond door de Hereon-wetenschappers. Metaalhydriden lijken nogal ongevoelig voor de exacte legeringssamenstelling in tegenstelling tot metaallegeringen, b.v. voor hoogwaardige constructiedoeleinden.

"Ons onderzoek opent een nieuwe weg voor de ontwikkeling van milieuvriendelijke materialen voor hoogwaardige waterstofopslagtoepassingen", zegt Dr. Claudio Pistidda.

Vergeleken met gewone waterstoftanks onder druk of met vloeibare waterstof, zijn metaalhydriden een aantrekkelijke oplossing om waterstof op een veilige en compacte manier op te slaan bij lage drukken en gematigde temperaturen. De tot fijne poeders vermalen metaalverbindingen hebben een hoge affiniteit voor waterstof. Zodra ze eraan worden blootgesteld, leidt de hoge affiniteit tot het verbreken van de bindingen tussen de twee waterstofatomen van het waterstofmolecuul (H₂ ). Daarna binden de metalen zich met de enkele waterstofatomen, wat resulteert in hydridesoorten. Dit proces kan eenvoudig worden omgekeerd door de eerder toegepaste waterstofdruk te verlagen om de metaalhydriden te creëren of door de temperatuur te verhogen. Dus net als een spons met water kunnen de metaalhydriden waterstof in verbazingwekkende hoeveelheden binden en snel weer afgeven.

Bij het Hereon Institute of Hydrogen Technology creëren wetenschappers nanogestructureerde materialen voor waterstofopslag, onderzoeken ze duurzame grootschalige productiemethoden en evalueren ze deze materialen in de praktijk. Hun recente onderzoek is gepubliceerd in Green Chemistry en het Journal of Magnesium and Alloys . + Verder verkennen

Het creëren van waterstofopslagdeeltjes van micrometerformaat ingekapseld in op maat gemaakte polymeermembranen