Модель трехмерной матрицы из углеродных нанотрубок, которая может с высокой эффективностью накапливать водород и стать основой аккумуляторов для водородной энергетики, разработана германскими специалистами по образу морских губок, сообщается в статье журнала Advanced Materials.

Главной причиной, препятствующей созданию новых топливных аккумуляторов для водородной энергетики, была и остается проблема хранения водорода. Необходимость создания эффективных хранилищ водорода заставляет ученых искать новые материалы, способные стать основой таких аккумуляторов.

Специалисты технического университета Дрездена, среди которых был российский ученый Игорь Бабурин, использовали методы компьютерного моделирования для разработки трехмерной структуры материала на основе углеродных нанотрубок. Расчеты показали, что он может при комнатной температуре накапливать гораздо больше водорода, чем любые другие углеродные материалы.

Авторы работы использовали в качестве образца для своей работы морские губки с их разветвленной сетью отверстий, обладающих большой площадью поверхности. С помощью методов математического моделирования исследователи нашли, как можно упаковать нанотрубки в виде подобных природных структур так, чтобы эффективно запасать водород.

Для этого ученые с помощью компьютера «размещали» в пространстве слои параллельно расположенных нанотрубок под разными углами так, чтобы они не пересекались, но в то же время формировали трехмерные разветвленные объекты. Далее исследователи моделировали поглощение нанотрубками водорода.

«Найденный способ размещения нанотрубок позволяет накапливать водород в определенных, предпочтительных участках (трехмерной структуры)», – пояснил руководитель работы Стефано Леони (Stefano Leoni).

Выяснилось, что такие объекты теоретически могут адсорбировать значительное количество этого газа – примерно 5,5% по массе. Для сравнения, Министерство энергетики США ставит своей целью создание к 2015 году материалов, способных накапливать при комнатной температуре количество водорода в 6% по массе. Параллельное размещение всех слоев нанотрубок, как спичек в коробке, не позволяет достичь такого эффекта.

Следующим шагом ученых должна стать экспериментальная проверка созданной модели.

«Можно ожидать, что такой материал может в ближайшем будущем оказаться центральным материалом для энергетики», – полагает Леони.