Khí dễ bay hơi này được coi là chất mang năng lượng đầy hứa hẹn cho tương lai. Tùy vào cách hydro được tạo ra, chất này có thể cung cấp nhiên liệu thân thiện với khí hậu cho máy bay, tàu và xe tải. Đồng thời, cho phép sản xuất thép và xi măng thân thiện với khí hậu.
Tuy nhiên, việc lưu trữ hydro rất tốn kém. Khí phải được giữ trong các bình điều áp, ở nhiệt độ lên đến 700 bar, hoặc phải được hóa lỏng. Có nghĩa là, hydro cần được làm mát xuống âm 253 độ C. Cả hai quy trình đều tiêu tốn thêm năng lượng.
Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Andreas Stierle của Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) dẫn đầu đã đặt nền móng cho một phương pháp thay thế. Đó là lưu trữ hydro trong các hạt nano cực nhỏ làm từ paladi kim loại quý. Những hạt nano này có đường kính 1,2 nanomet. Thực tế, paladi có thể hấp thụ hydro như một miếng bọt biển.
Ông Stierle giải thích: “Tuy nhiên, đến nay, việc lấy hydro ra khỏi vật liệu đã đặt ra vấn đề. Đó là lý do chúng tôi đang thử các hạt paladi có chiều ngang chỉ khoảng một nanomet”.
Một nanomet bằng một phần triệu milimét. Để đảm bảo các hạt nano đủ cứng, nhóm nghiên cứu đã cố định chúng bằng lõi làm từ kim loại quý hiếm iridi. Ngoài ra, chúng còn được gắn vào giá đỡ graphene, một lớp carbon cực kỳ mỏng.
“Chúng tôi có thể gắn các hạt paladi vào graphene, với khoảng cách chỉ 2,5 nanomet. Điều này dẫn đến một cấu trúc đều đặn, tuần hoàn”, ông Stierle cho biết. Nhóm nghiên cứu, bao gồm các nhà khoa học từ Đại học Cologne và Hamburg, đã công bố phát hiện của mình trên tạp chí ACS Nano của Hiệp hội Hóa học Mỹ (ACS).
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng tia X của DESY PETRA III để quan sát hiện tượng khi các hạt paladi tiếp xúc với hydro. Về cơ bản, hydro dính vào bề mặt của các hạt nano.
Hầu như không có bất kỳ hạt nào thâm nhập vào bên trong. Để thu hydro được lưu trữ, nhóm nghiên cứu thêm một lượng nhiệt nhỏ. Khi đó, hydro nhanh chóng giải phóng khỏi bề mặt của các hạt.
“Tiếp theo, chúng tôi muốn tìm hiểu mật độ lưu trữ có thể đạt được khi sử dụng phương pháp mới này. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn còn một số thách thức phải vượt qua, trước khi tiến tới các ứng dụng thực tế.
Ví dụ, các dạng cấu trúc carbon khác có thể là chất phù hợp hơn graphene”, ông Stierle giải thích. Do đó, các chuyên gia đang xem xét sử dụng bọt biển carbon có chứa các lỗ nhỏ. Một lượng đáng kể các hạt nano paladi phải nằm gọn bên trong chúng.
