В совместной работе сотрудников Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук (ФИЦ ПХФ и МХ РАН) и Центра водородной энергетики (ЦВЭ) ПАО АФК «Система» представлено интересное решение для хранения водорода. Исследование опубликовано в Journal of Alloys and Compounds.

Объект исследования представляет собой материал на основе боргидрида магния Mg(BH₄)₂ и тетрааммиаката боргидрида цинка Zn(BH₄)₂(NH₃)₄. В результате взаимодействия этих соединений образуется смешанная структура, позволяющая повысить эффективность процессов химического хранения и генерации водорода.

Авторы исследования получили новый материал в результате механохимической обработки в планетарной мельнице или простого нагревания смеси Mg(BH₄)₂ / Zn(BH₄)₂(NH₃)₄ в эквимолярной пропорции. При этом тетрааммиакат боргидрида цинка теряет половину молекул аммиака, которые присоединяется к боргидриду магния, образовавшаяся фаза, содержащая молекулы диаммиакатов боргидридов цинка и магния, (имеющих весьма близкие размеры), образуют смешанную структуру.

Квантово-химические расчёты подтвердили стабильность бикатионной (Mg-Zn) структуры. Моделирование показало, что система способна удерживать до пяти молекул аммиака при температурах около 130–175 °C. В модельном кристалле формируются группы (BH₄^‒)₂M²⁺(NH₃)₂, при этом атомы Zn и Mg образуют искажённые ромбы, объединённые в гофрированные пластины.

Новый материал демонстрирует снижение температуры начала выделения водорода по сравнению с исходными компонентами, сохраняя экзотермический характер реакции. Эта особенность важна для развития автономных и малогабаритных энергетических установок, использующих химические источники генерации водорода для топливных элементов.

Исследование представляет особый интерес в контексте развития мобильных и компактных энергетических систем, где важна высокая массовая и объёмная плотность хранения водорода. Комбинируя катионы металлов, можно целенаправленно управлять температурой разложения и другими свойствами водородсодержащих соединений, создавая материалы с заданными свойствами для конкретных практических применений.

Работа продолжает традиции российской науки в области химии водородных соединений и открывает новые перспективы для создания эффективных систем хранения водорода, которые могут стать важным элементом будущей водородной энергетики.

Источник: ФИЦ ПХФ и МХ РАН.