Veículos movidos a hidrogênio emitem apenas vapor de água de seus escapamentos, oferecendo uma alternativa mais limpa ao transporte baseado em combustíveis fósseis. Mas para os carros a hidrogênio se tornarem populares, os cientistas precisam desenvolver sistemas de armazenamento de hidrogênio mais eficientes. Agora, pesquisadores relatando em ACS ' Química de Materiais usaram estruturas metal-orgânicas (MOFs) para estabelecer um novo recorde de capacidade de armazenamento de hidrogênio em condições normais de operação.

De acordo com o Departamento de Energia dos EUA, em 2017, os EUA tinham 34 postos de abastecimento de hidrogênio acessíveis ao público, com 31 deles na Califórnia. Junto com o aumento da infraestrutura de abastecimento, avanços tecnológicos são necessários para a adoção generalizada de carros a hidrogênio. Em particular, sistemas aperfeiçoados de armazenamento de hidrogênio podem aumentar o alcance dos automóveis, ao mesmo tempo em que reduzem os custos. Os carros a hidrogênio atuais são caros, sistemas de refrigeração ou compressão volumosos para armazenar hidrogênio suficiente para intervalos de condução aceitáveis. Jeffrey Long e seus colegas se perguntaram se poderiam usar MOFs para armazenar mais combustível de hidrogênio em condições normais de direção. MOFs são compostos que contêm íons metálicos coordenados a ligantes orgânicos. As estruturas 3-D de alguns MOFs formam poros que adsorvem fortemente moléculas de gás hidrogênio e fazem com que atraiam outras moléculas, o que poderia permitir que o gás condensasse em condições quase ambientais.

Para determinar o melhor MOF para armazenamento de hidrogênio, os pesquisadores testaram quatro compostos diferentes - dois que continham níquel e dois que continham cobalto como metal coordenador. Um MOF chamado Ni ₂ ( m -dobdc) mostrou a maior capacidade de armazenamento de hidrogênio em uma faixa de pressões e temperaturas. À temperatura ambiente e com uma pressão do tanque muito mais baixa do que a usada nos atuais veículos a hidrogênio, Ni ₂ ( m -dobdc) estabeleceu um novo recorde de capacidade de armazenamento de hidrogênio de 11,9 g de combustível por litro de cristal MOF. O MOF tinha uma capacidade de armazenamento significativamente maior do que o gás hidrogênio comprimido nas mesmas condições. Quando os pesquisadores examinaram a estrutura do MOF por difração de nêutrons, eles descobriram que um único poro continha sete sítios de ligação específicos para o gás hidrogênio que permitia o empacotamento denso do combustível.