p Camadas de grafeno separadas por pilares de nanotubos de nitreto de boro podem ser um material adequado para armazenar combustível de hidrogênio em carros, de acordo com cientistas da Rice University. p O Departamento de Energia estabeleceu padrões de referência para materiais de armazenamento que tornariam o hidrogênio um combustível prático para veículos leves. O cientista do laboratório de materiais do Rice, Rouzbeh Shahsavari, determinou em um novo estudo computacional que nitreto de boro e grafeno em pilares poderiam ser um candidato.

p O estudo de Shahsavari e Farzaneh Shayeganfar foi publicado no jornal American Chemical Society Langmuir .

p O laboratório de Shahsavari já havia determinado por meio de modelos de computador quão resistentes e resistentes as estruturas de grafeno com pilares seriam, e mais tarde trabalharam nanotubos de nitreto de boro na mistura para modelar uma arquitetura tridimensional única. (Amostras de nanotubos de nitreto de boro perfeitamente ligados ao grafeno foram feitas.)

p Assim como os pilares de um prédio abrem espaço entre os andares para as pessoas, pilares em grafeno de nitreto de boro abrem espaço para átomos de hidrogênio. O desafio é fazer com que eles entrem e permaneçam em número suficiente e saiam quando solicitados.

p Em suas últimas simulações de dinâmica molecular, os pesquisadores descobriram que o grafeno em pilares ou o nitreto de boro em pilares ofereceria uma área de superfície abundante (cerca de 2, 547 metros quadrados por grama) com boas propriedades recicláveis ​​em condições ambientais. Seus modelos mostraram que a adição de oxigênio ou lítio aos materiais os tornaria ainda melhores na ligação de hidrogênio.

p Eles concentraram as simulações em quatro variantes:estruturas em pilares de nitreto de boro ou nitreto de boro em pilares grafeno dopado com oxigênio ou lítio. À temperatura ambiente e à pressão ambiente, Grafeno de nitreto de boro dopado com oxigênio provou ser o melhor, contendo 11,6 por cento de seu peso em hidrogênio (sua capacidade gravimétrica) e cerca de 60 gramas por litro (sua capacidade volumétrica); ele venceu facilmente tecnologias concorrentes, como nitreto de boro poroso, estruturas de óxido metálico e nanotubos de carbono.

p A um frio de -321 graus Fahrenheit, o material continha 14,77% de seu peso em hidrogênio.

p A meta atual do Departamento de Energia para meios de armazenamento econômicos é a capacidade de armazenar mais de 5,5% de seu peso e 40 gramas por litro em hidrogênio em condições moderadas. As metas finais são 7,5 por cento em peso e 70 gramas por litro.

p Shahsavari disse que os átomos de hidrogênio adsorvidos ao nitreto de boro em pilar não dopado, grafeno, graças às fracas forças de van der Waals. Quando o material foi dopado com oxigênio, os átomos se ligaram fortemente ao híbrido e criaram uma superfície melhor para o hidrogênio que entra, que Shahsavari disse que provavelmente seria entregue sob pressão e sairia quando a pressão fosse liberada.

p "Adicionar oxigênio ao substrato nos dá uma boa ligação devido à natureza das cargas e suas interações, "disse ele." Sabe-se que o oxigênio e o hidrogênio têm boa afinidade química. "

p Ele disse que a natureza polarizada do nitreto de boro, onde se liga ao grafeno, e a mobilidade de elétrons do próprio grafeno tornam o material altamente ajustável para aplicações.

p "O que procuramos é o ponto ideal, "Shahsavari disse, descrevendo as condições ideais como um equilíbrio entre a área de superfície e o peso do material, bem como as temperaturas e pressões de operação. "Isso só é prático por meio de modelagem computacional, porque podemos testar muitas variações muito rapidamente. Os experimentalistas levariam meses para fazer o que nos leva apenas alguns dias. "

p Ele disse que as estruturas devem ser robustas o suficiente para ultrapassar facilmente os requisitos do Departamento de Energia de que um tanque de combustível de hidrogênio seja capaz de suportar 1, 500 ciclos de carga-descarga.