p O grafeno - carbono formado em folhas de um único átomo de espessura - agora parece ser um material de base promissor para a captura de hidrogênio, de acordo com pesquisas recentes * do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia e da Universidade da Pensilvânia. As descobertas sugerem que pilhas de camadas de grafeno podem potencialmente armazenar hidrogênio com segurança para uso em células de combustível e outras aplicações. p O grafeno se tornou algo como um material de celebridade nos últimos anos devido ao seu condutor, propriedades térmicas e ópticas, o que pode torná-lo útil em uma variedade de sensores e dispositivos semicondutores. O material não armazena bem hidrogênio em sua forma original, de acordo com uma equipe de cientistas que estuda no NIST Center for Neutron Research. Mas se as folhas de grafeno oxidado forem empilhadas umas sobre as outras, como o convés de um estacionamento multinível, conectados por moléculas que ligam as camadas umas às outras e mantêm espaço entre elas, a estrutura de óxido de grafeno resultante (GOF) pode acumular hidrogênio em grandes quantidades.

p Inspirado para criar GOFs pelas estruturas metal-orgânicas que também estão sob escrutínio para armazenamento de hidrogênio, a equipe está apenas começando a descobrir as propriedades das novas estruturas. "Ninguém mais fez GOFs, para o melhor de nosso conhecimento, "diz o teórico do NIST Taner Yildirim." O que descobrimos até agora, no entanto, indica que os GOFs podem conter pelo menos cem vezes mais moléculas de hidrogênio do que o óxido de grafeno comum. A síntese fácil, o baixo custo e a não toxicidade do grafeno tornam este material um candidato promissor para aplicações de armazenamento de gás. "

p Os GOFs podem reter 1 por cento de seu peso em hidrogênio a uma temperatura de 77 graus Kelvin e pressão atmosférica comum - aproximadamente comparável aos 1,2 por cento que algumas estruturas metal-orgânicas bem estudadas podem conter, Yildirim diz.

p Outra descoberta potencialmente útil da equipe é a relação incomum que os GOFs apresentam entre a temperatura e a absorção de hidrogênio. Na maioria dos materiais de armazenamento, quanto mais baixa a temperatura, mais a absorção de hidrogênio normalmente ocorre. Contudo, a equipe descobriu que os GOFs se comportam de maneira bem diferente. Embora um GOF possa absorver hidrogênio, não leva em quantidades significativas abaixo de 50 Kelvin (-223 graus Celsius). Além disso, não libera nenhum hidrogênio abaixo desta "temperatura de bloqueio" - sugerindo que, com mais pesquisas, Os GOFs podem ser usados ​​para armazenar hidrogênio e liberá-lo quando necessário, um requisito fundamental em aplicações de células de combustível.

p Algumas das capacidades dos GOFs são devidas às próprias moléculas de ligação. As moléculas que a equipe usou são todos ácidos benzeno-borônicos que interagem fortemente com o hidrogênio por conta própria. Mas, ao manter vários angstroms de espaço entre as camadas de grafeno - semelhante à forma como os pilares sustentam um teto - eles também aumentam a área de superfície disponível de cada camada, dando a ele mais pontos para o hidrogênio se prender.

p De acordo com a equipe, Os GOFs provavelmente terão um desempenho ainda melhor quando a equipe explorar seus parâmetros com mais detalhes. "Vamos tentar otimizar o desempenho dos GOFs e explorar outras moléculas de ligação também, "diz Jacob Burress, também do NIST. "Queremos explorar a dependência incomum da cinética de absorção com a temperatura, bem como se eles podem ser úteis para capturar gases de efeito estufa, como dióxido de carbono e toxinas como a amônia. "