JACS: перовскиты обеспечивают безопасное хранение аммиака и водорода
Изображение: RIKEN
Ученые японского научно-исследовательского института RIKEN обнаружили соединение, которое можно использовать для транспортировки аммиака и хранения водорода. Результаты исследования опубликованы в Journal of the American Chemical Society (JACS).
Одной из проблем, возникающих при использовании водорода в качестве альтернативного топлива, остается безопасное хранение и транспорт из-за легкой воспламеняемости газа. Для этого используется аммиак (NH3) как молекула-переносчик водорода, который обычно хранят путем его сжижения при температурах значительно ниже точки замерзания в емкостях, устойчивых к давлению. Пористые соединения также могут хранить аммиак при комнатной температуре и давлении, но емкость хранилища невелика, и аммиак не всегда легко извлечь. Кроме того, аммиак сам по себе вызывает сильную коррозию материалов, с которыми контактирует.
В новой статье ученые сообщили о перовските, который упрощает хранение аммиака, а также обеспечивает его полное извлечение при относительно низкой температуре. Метиламмоний иодида свинца, или CH3CH2NH3PbI3 (сокращенно EAPbI3), обладает одномерной столбчатой структурой, которая вступает в химическую реакцию с аммиаком при комнатной температуре (25 градусов Цельсия) и давлении и превращается в структуру в виде двухмерного слоя — гидроксид иодида свинца (Pb(OH)I).
В результате этого процесса, называемого химической конверсией, аммиак накапливается внутри перовскита. Таким образом, EAPbI3 может хранить газообразный аммиак в виде соединения азота в процессе, который намного дешевле, чем сжижение при -33 градусах Цельсия в контейнерах под давлением. Процесс извлечения хранящегося аммиака так же прост и происходит в результате обратной реакции при температуре 50 градусов Цельсия в вакууме (традиционный способ требует температуры 150 градусов Цельсия).
При извлечении аммиака структура перовскита возвращается к столбчатой, что позволяет его использовать несколько раз подряд. Кроме того, после химической реакции EAPbI3 меняет цвет, что позволяет использовать специальные датчики для определения количество хранящегося аммиака.
Перовскитами называют минералы, которые обладают кристаллической структурой, соответствующей формуле ABX3 и представляющей собой слегка искаженный куб. Эта структура позволяет встраивать в себя различные катионы, что дает возможность создавать материалы с различными полезными свойствами, подходящими, например, для изготовления солнечных элементов.
