Compact hydrogen storage gets a boost / Lo stoccaggio di idrogeno compatto riceve una spinta.
Compact hydrogen storage gets a boost / Lo stoccaggio di idrogeno compatto riceve una spinta.
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa
An international team of researchers has used
nano-engineering to speed up the charge and recharge cycle of compact,
solid-state hydrogen storage materials.
Solid metal hydrides are seen as a potential fuel source for powering hydrogen vehicles, but are usually limited by slow hydrogen uptake and release. But scientists from Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), working with colleagues from Sandia National Laboratories, Thailand’s Mahidol University, and the National Institute of Standards and Technology, have developed a technique to overcome this.
The researchers found that nanoconfinement – infiltrating the metal hydride within a matrix of another material such as carbon – can have the effect of shortening the diffusion pathways for hydrogen, making the hydride a more efficient fuel source. Using a high-capacity lithium nitride (Li3N) hydrogen storage system under nanoconfinement, they also discovered that internal ‘nano-interfaces’ could alter the phases produced when the material is cycled, further boosting performance. The research is reported in the journal Advanced Materials Interfaces.
“The key is to get rid of the undesirable intermediate phases, which slow down the material’s performance as they are formed or consumed,” said Brandon Wood, an LLNL materials scientist and lead author of the paper. “If you can do that, then the storage capacity kinetics dramatically improve and the thermodynamic requirements to achieve full recharge become far more reasonable.”
“In this material, the nano-interfaces do just that, as long as the nanoconfined particles are small enough. It’s really a new paradigm for hydrogen storage, since it means that the reactions can be changed by engineering internal microstructures.”
According to the team, the discovery that interfaces can play a pivotal role in hydrogen storage materials is not hugely surprising, as engineers have been exploring the same phenomenon in battery electrodes for a few years.
“There is a direct analogy between hydrogen storage reactions and solid-state reactions in battery electrode materials,” said Tae Wook Heo, another LLNL co-author on the study. “People have been thinking about the role of interfaces in batteries for some time, and our work suggests that some of the same strategies being pursued in the battery community could also be applied to hydrogen storage.”
ITALIANO
Un gruppo internazionale di ricercatori ha utilizzato la nano-ingegneria per accelerare la carica e ricarica del ciclo, a stato solido di materiali per lo stoccaggio dell'idrogeno compatti.
Gli idruri metallici solidi sono visti come fonte di energia potenziale per l'alimentazione di veicoli a idrogeno, ma sono in genere limitati dalla diffusione di idrogeno lenta e dal rilascio. Ma gli scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), in collaborazione con i colleghi di Sandia Laboratori Nazionali, Università di Mahidol di Thailandia, e il National Institute of Standards and Technology, hanno sviluppato una tecnica per superare questo ostacolo.
I ricercatori hanno scoperto che il nanoconfinamento - infiltrare l'idruro di metallo in una matrice di un altro materiale come il carbonio - può avere l'effetto di accorciare i percorsi di diffusione per l'idrogeno, rendendo l'idruro una fonte di combustibile più efficiente. Utilizzando un sistema di stoccaggio dell'idrogeno ad alta capacità del litio nitruro (Li3N) sotto nanoconfinamento, hanno anche scoperto che le "nano-interfacce 'interni potrebbero alterare le fasi prodotte quando il materiale è in movimento, aumentando ulteriormente le prestazioni. La ricerca è riportato sulla rivista Advanced Materials interfacce.
"La chiave è quella di sbarazzarsi delle fasi intermedie indesiderabili, che rallentano le prestazioni del materiale quando sono formate o consumate", ha detto Brandon Wood, uno scienziato dei materiali LLNL e autore principale dello studio. "Se si può fare questo, allora la cinetica di capacità di archiviazione può notevolmente migliorare ed i requisiti termodinamici per raggiungere la piena ricarica può diventare molto più ragionevole."
"In questo materiale, le nano-interfacce fanno proprio questo, finché le particelle nanoconfinate sono abbastanza piccole. E' davvero un nuova sorpresa per lo stoccaggio dell'idrogeno, perché significa che le reazioni possono essere modificate dall'ingegneria delle microstrutture interne ".
Secondo il gruppo, la scoperta che le interfacce possono svolgere un ruolo fondamentale in materiali di stoccaggio dell'idrogeno non è estremamente sorprendente, in quanto gli ingegneri hanno esplorato lo stesso fenomeno in elettrodi della batteria per alcuni anni.
"C'è un'analogia diretta tra le reazioni di stoccaggio dell'idrogeno e delle reazioni a stato solido in materiali per elettrodi della batteria", ha dichiarato Tae Wook Heo, un'altra LLNL co-autore dello studio. "Le persone hanno pensato al ruolo delle interfacce nelle batterie per qualche tempo, e il nostro lavoro suggerisce che alcune delle stesse strategie perseguite nella comunità della batteria potrebbero essere applicato anche per lo stoccaggio dell'idrogeno."
Da:
https://www.theengineer.co.uk/compact-hydrogen-storage-gets-a-boost/?cmpid=tenews_3144892
Solid metal hydrides are seen as a potential fuel source for powering hydrogen vehicles, but are usually limited by slow hydrogen uptake and release. But scientists from Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), working with colleagues from Sandia National Laboratories, Thailand’s Mahidol University, and the National Institute of Standards and Technology, have developed a technique to overcome this.
The researchers found that nanoconfinement – infiltrating the metal hydride within a matrix of another material such as carbon – can have the effect of shortening the diffusion pathways for hydrogen, making the hydride a more efficient fuel source. Using a high-capacity lithium nitride (Li3N) hydrogen storage system under nanoconfinement, they also discovered that internal ‘nano-interfaces’ could alter the phases produced when the material is cycled, further boosting performance. The research is reported in the journal Advanced Materials Interfaces.
“The key is to get rid of the undesirable intermediate phases, which slow down the material’s performance as they are formed or consumed,” said Brandon Wood, an LLNL materials scientist and lead author of the paper. “If you can do that, then the storage capacity kinetics dramatically improve and the thermodynamic requirements to achieve full recharge become far more reasonable.”
“In this material, the nano-interfaces do just that, as long as the nanoconfined particles are small enough. It’s really a new paradigm for hydrogen storage, since it means that the reactions can be changed by engineering internal microstructures.”
According to the team, the discovery that interfaces can play a pivotal role in hydrogen storage materials is not hugely surprising, as engineers have been exploring the same phenomenon in battery electrodes for a few years.
“There is a direct analogy between hydrogen storage reactions and solid-state reactions in battery electrode materials,” said Tae Wook Heo, another LLNL co-author on the study. “People have been thinking about the role of interfaces in batteries for some time, and our work suggests that some of the same strategies being pursued in the battery community could also be applied to hydrogen storage.”
ITALIANO
Un gruppo internazionale di ricercatori ha utilizzato la nano-ingegneria per accelerare la carica e ricarica del ciclo, a stato solido di materiali per lo stoccaggio dell'idrogeno compatti.
Gli idruri metallici solidi sono visti come fonte di energia potenziale per l'alimentazione di veicoli a idrogeno, ma sono in genere limitati dalla diffusione di idrogeno lenta e dal rilascio. Ma gli scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), in collaborazione con i colleghi di Sandia Laboratori Nazionali, Università di Mahidol di Thailandia, e il National Institute of Standards and Technology, hanno sviluppato una tecnica per superare questo ostacolo.
I ricercatori hanno scoperto che il nanoconfinamento - infiltrare l'idruro di metallo in una matrice di un altro materiale come il carbonio - può avere l'effetto di accorciare i percorsi di diffusione per l'idrogeno, rendendo l'idruro una fonte di combustibile più efficiente. Utilizzando un sistema di stoccaggio dell'idrogeno ad alta capacità del litio nitruro (Li3N) sotto nanoconfinamento, hanno anche scoperto che le "nano-interfacce 'interni potrebbero alterare le fasi prodotte quando il materiale è in movimento, aumentando ulteriormente le prestazioni. La ricerca è riportato sulla rivista Advanced Materials interfacce.
"La chiave è quella di sbarazzarsi delle fasi intermedie indesiderabili, che rallentano le prestazioni del materiale quando sono formate o consumate", ha detto Brandon Wood, uno scienziato dei materiali LLNL e autore principale dello studio. "Se si può fare questo, allora la cinetica di capacità di archiviazione può notevolmente migliorare ed i requisiti termodinamici per raggiungere la piena ricarica può diventare molto più ragionevole."
"In questo materiale, le nano-interfacce fanno proprio questo, finché le particelle nanoconfinate sono abbastanza piccole. E' davvero un nuova sorpresa per lo stoccaggio dell'idrogeno, perché significa che le reazioni possono essere modificate dall'ingegneria delle microstrutture interne ".
Secondo il gruppo, la scoperta che le interfacce possono svolgere un ruolo fondamentale in materiali di stoccaggio dell'idrogeno non è estremamente sorprendente, in quanto gli ingegneri hanno esplorato lo stesso fenomeno in elettrodi della batteria per alcuni anni.
"C'è un'analogia diretta tra le reazioni di stoccaggio dell'idrogeno e delle reazioni a stato solido in materiali per elettrodi della batteria", ha dichiarato Tae Wook Heo, un'altra LLNL co-autore dello studio. "Le persone hanno pensato al ruolo delle interfacce nelle batterie per qualche tempo, e il nostro lavoro suggerisce che alcune delle stesse strategie perseguite nella comunità della batteria potrebbero essere applicato anche per lo stoccaggio dell'idrogeno."
Da:
https://www.theengineer.co.uk/compact-hydrogen-storage-gets-a-boost/?cmpid=tenews_3144892
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