Водород имеет большой потенциал как топливо будущего, т.к. является экологически чистым топливом и спасает нас от нежелательных последствий парникового эффекта. Но для того, чтобы он стал распространенным источником энергии, нам нужна соответствующая инфраструктура для его хранения и транспортировки. Также необходимо сделать его экономически выгодным топливом.

Для того чтобы сделать водород доступным альтернативным видом топлива, некоторые инженеры бьются над вопросом: «Как его хранить?» Они не хотят хранить сжатый водород в емкости, но разрабатывают технологию его хранения в большой молекуле. Чтобы извлечь водород из молекулы может помочь катализатор. Сейчас у ученых появились новые сведения о таком катализаторе.

Ученые из Департамента Энергетики Национальной северо-западной тихоокеанской лаборатории занимаются разработками в области катализаторов. Они нашли необходимые характеристики, которыми обладают соединения радия, бора и других атомов. Катализатор вызывает химическую реакцию в азотном соединении бороводорода и высвобождает водород в виде газа. Азотное соединение бороводорода представляет собой молекулу, содержащую в себе достаточно большое количество атомов водорода. По мнению Роджера Росъю (Roger Rousseau), химика НСЗТЛ (PNNL) и автора разработок: «Самой тяжелой частью химической реакции является процесс высвобождения водорода из молекулы. И нашей задачей является упростить этот процесс».

Химики из НСЗТЛ (PNNL) остановили свой выбор на катализаторе на основе радия. Они работают над различными структурными комбинациями, чтобы найти ту, которая сможет дать максимальный результат. Сейчас испытывают тетраэдр или треугольную пирамиду, которая содержит четыре атома радия. Чтобы достичь максимального результата, они проводят теоретическую и практическую работу с молекулярными структурами.

Они применили несколько методов по созданию азотной бороводородной реакции. Также в процессе исследований они применили одну нестандартную технику облучения рентгеновскими лучами. Они облучали элементы во время реакции, а не в период покоя. Они проводят некоторые другие эксперименты в Лаборатории мониторинга окружающей среды и вспомогательных работ (EMSL), в Департаменте Энергетики Лаборатории молекулярных наук при НСЗТЛ (PNNL). Ученые собрали очень важные данные, которые требует тщательного и всестороннего анализа, для того чтобы они стали пригодными на практике.

Ученые строят компьютерные модели, чтобы вычислить теоретически оптимальную молекулярную конфигурацию, которая бы отвечала всем требованиям. Модели были разработаны и обсчитаны в Национальном научно-исследовательском компьютерном центре (National Energy Research Scientific Computing Center) при Национальной лаборатории Лоренса Беркли (National Energy Research Scientific Computing Center at Lawrence Berkeley National Laboratory) в г. Беркли, штат Калифорния (Berkeley, California).

С помощью компьютерной модели создали структуру, которая дала результаты наиболее близкие к результатам опытов. Ученые также проверили соответствие данных компьютерным расчетам, с помощью анализа операндо-рентгеновского облучения – процесса взаимодействия катализатора и азотного соединения бороводорода. Следующим этапом стало сравнение компьютерных расчетов с реальными результатами процесса выделения водорода из молекулы. Между двумя результатами были лишь незначительные разбежности.

Химический характер структуры и соответствующие экспериментальные данные помогли команде ученых составить модель химической реакции катализатора и азотного соединения бороводорода.

Как все же работает этот катализатор? Во-первых, он маркирует водород в молекуле азотного соединения бороводорода. Это азотное соединения бороводорода состоит из атома азота соединенного с двумя атомами водорода. Катализатор маркирует атом водорода, – это самая тяжелая часть реакции. Первый этап реакции делает связи между оставшимися атомами водорода и бора нестабильными.

Теперь выделение второго атома водорода из молекулы становиться проще. Тот же процесс происходит и с остальными двумя атомами водорода. Атомы водорода могут быть использованы как топливо для генераторов или тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ).

На данном этапе ученым еще нужно выяснить некоторые детали, но этот исследование уже внесло большой вклад в процесс достижения окончательного результата – недорогого катализатора.