Istraživači u RIKEN centru za znanost o pojavnim tvarima (CEMS) u Japanu pronašli su jednostavan i pristupačan način za skladištenje amonijaka, važne kemikalije u nizu industrija, pa i onoj vodikovoj. Otkriće bi također moglo pomoći u uspostavi gospodarstva temeljenog na vodiku, objavljeno je u Journal of American Chemical Society. Ključ je u perovskitu - mineralu kalcijevog titanijevog oksida sa specifičnom kristalnom strukturom, otkrivenom na Uralu 1839., a već je 15-ak godina u fokusu sitraživanja fotonaponske industrije jer njegova poluvodička i kemijska svojstva obećavaju napredak u proizvodnji fotonaponskih panela.
Amonijak (NH3), naširoko se koristi u raznim industrijama, od tekstilne do farmaceutske, te je važna komponenta u proizvodnji gnojiva. Za sadašnju upotrebu, amonijak se skladišti u spremnicima otpornim na pritisak nakon što se pretvori u tekućinu na temperaturama od -33 stupnja Celzijusa.
Istražene su alternativne metode skladištenja amonijaka u poroznim spojevima. Proces skladištenja i ekstrakcije može se postići na sobnoj temperaturi, ali kapacitet skladištenja ovih spojeva je ograničen.
Istraživački tim pod vodstvom Masukija Kawamota iz RIKEN CEMS-a sada je otkrio da perovskiti, kristalne strukture povezane s poboljšanjem učinkovitosti pretvorbe energije solarnih panela, također mogu poslužiti kao izvrstan medij za skladištenje i dohvaćanje amonijaka.
Perovskit kao nosač amonijaka
Kawamotov tim otkrio je da perovskit etil amonij olovo jodid (EAPbI3) reagira s amonijakom na sobnoj temperaturi i tlaku kako bi nastao olovo jodid hidroksid ili Pb(OH)I. Etil amonijev olovo jodid ima jednodimenzionalnu stupčastu strukturu, ali nakon reakcije s amonijakom formira dvodimenzionalnu slojevitu strukturu.
Amonijak je vrlo korozivni plin, ali kemijska reakcija s perovskitom omogućuje njegovo sigurno skladištenje za koje nije potrebna nikakva posebna oprema. Proces dohvaćanja je također vrlo jednostavan. Pod vakuumom, etil amonijev olovo jodid može se zagrijati na 50 stupnjeva Celzijusa kako bi se oslobodio plin amonijak. Za usporedbu, amonijak pohranjen u poroznim spojevima treba temperaturu od oko 302 Fahrenheita (150 stupnjeva Celzija) za oporavak.
Prelazak na vodikovo gospodarstvo
Otkriće uloge perovskita vrlo je važno jer nudi i način skladištenja vodika. Svaka molekula amonijaka sadrži tri atoma vodika i predstavlja 20 posto težine molekule. Sam po sebi, vodik je vrlo zapaljiv, ali amonijak se ne zapaljuje lako, što ga čini dobrim medijem za skladištenje.
Reakcija perovskita i amonijaka potpuno je reverzibilna, a perovskit se može ponovno upotrijebiti za ponovno pohranjivanje amonijaka nakon što se dovrši dohvaćanje. Zanimljivo je da perovskit također mijenja boju u bijelu kada skladišti amonijak i vraća se u svoju izvornu žutu nakon što se amonijak izvuče. Znanstvenici mogu iskoristiti ovu značajku za izradu senzora temeljenih na boji za određivanje količine amonijaka pohranjenog u perovskitu.
Znanstveni pokušaji da se odmaknemo od fosilnih goriva vjerojatno će se pokazati uzaludnim ako neće biti mogući pronaći alternative za obavljanje zadataka kao što su dugolinijski i teški prijevoz. Gustoća snage vodika je gotovo tri puta veća od one kod benzina ili dizela, ali njegova zapaljiva priroda donosi veliki rizik.
Jednostavna i pristupačna metoda kojom se vodik može ekstrahirati na mjestu gdje je potreban, samo u količinama koje su potrebne, otvorit će brži put prema gospodarstvu temeljenom na vodiku u bliskoj budućnosti.
