Это позволит использовать его для безопасного хранения «зеленых» источников энергии, пишут ученые в статье в научном журнале Nature Synthesis.
«Пористые материалы, способные хранить в себе большие количества водорода или метана, сейчас рассматриваются как более безопасная и дешевая альтернатива для уже существующих систем хранения этих газов, в рамках которых они сжижаются или хранятся в баллонах под высоким давлением. Мы сделали большой шаг к решению этой задачи, создав высокопористый структурированный материал, способный поглощать рекордные объемы метана при комнатной температуре», — говорится в исследовании.
Открытие совершила группа китайских и европейских химиков под руководством профессора Кембриджского университета (Великобритания) Давида Фейрена-Хименеса при проведении опытов с так называемыми металл-органическими каркасами (МОК). Так ученые называют очень пористые наноструктуры из молекул органики и ионов металлов, похожие по структуре на пчелиные соты.
Многие формы МОКов сейчас широко используются в качестве основы для фильтров, детекторов различных газов и в качестве «упаковки» для опасных веществ. Их применению в качестве систем хранения водорода и метана пока мешает то, что молекулы этих газов из-за их небольших размеров очень плохо «застревают» внутри пор в этих материалах при комнатной температуре. В результате этого подобные поглотители газов необходимо охлаждать или удерживать их в атмосфере с высоким давлением.
Для решения этой проблемы разработали особую архитектуру металл-органических каркасов на базе ионов меди, железа и молекул из класса дифенилацетиленов, ароматических углеводородов гантелеобразной формы. Их необычный облик позволяет гибко управлять размерами пор внутри МОКов, и при этом сохраняет высокую структурированность этих материалов, что способствует закачке и извлечению газов из них.
Первые эксперименты с этими материалами показали, что при охлаждении жидким азотом они способны поглощать очень большие объемы водорода и метана, порядка 17,4% от их массы, что примерно на 20% лучше результатов предыдущего рекордсмена — материала NU-1501. Уже сейчас их можно использовать для хранения метана при комнатной температуре, а в будущем, как надеются исследователи, им удастся повторить эти рекорды и для водорода, что ускорит развитие водородной энергетики.