I veicoli a idrogeno emettono solo vapore acqueo dai tubi di scappamento, offrendo un'alternativa più pulita al trasporto a base di combustibili fossili. Ma affinché le auto a idrogeno diventino mainstream, gli scienziati devono sviluppare sistemi di stoccaggio dell'idrogeno più efficienti. Ora, ricercatori che riferiscono in ACS' Chimica dei materiali hanno utilizzato strutture metallo-organiche (MOF) per stabilire un nuovo record per la capacità di stoccaggio dell'idrogeno in condizioni operative normali.

Secondo il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, nel 2017 gli Stati Uniti avevano 34 stazioni di rifornimento di idrogeno accessibili al pubblico, con 31 di questi in California. Insieme a una maggiore infrastruttura di rifornimento, sono necessari progressi tecnologici per l'adozione diffusa delle auto a idrogeno. In particolare, sistemi di stoccaggio dell'idrogeno migliorati potrebbero aumentare l'autonomia delle automobili riducendo i costi. Le attuali auto a idrogeno sono costose, sistemi di raffreddamento o compressione ingombranti per immagazzinare abbastanza idrogeno per un'autonomia accettabile. Jeffrey Long e colleghi si sono chiesti se potevano usare i MOF per immagazzinare più idrogeno in condizioni di guida normali. I MOF sono composti che contengono ioni metallici coordinati a ligandi organici. Le strutture 3-D di alcuni MOF formano pori che adsorbono fortemente le molecole di gas idrogeno e le fanno attrarre altre molecole, che potrebbe consentire la condensazione del gas in condizioni quasi ambientali.

Per determinare il miglior MOF per lo stoccaggio dell'idrogeno, i ricercatori hanno testato quattro diversi composti:due contenenti nichel e due contenenti cobalto come metallo coordinatore. Un MOF chiamato Ni ₂ ( m -dobdc) ha mostrato la più alta capacità di accumulo di idrogeno in un intervallo di pressioni e temperature. A temperatura ambiente e con una pressione del serbatoio molto più bassa di quella utilizzata negli attuali veicoli a idrogeno, Ni ₂ ( m -dobdc) ha stabilito un nuovo record per la capacità di stoccaggio dell'idrogeno di 11,9 g di carburante per litro di cristallo MOF. Il MOF aveva una capacità di stoccaggio significativamente maggiore rispetto al gas idrogeno compresso nelle stesse condizioni. Quando i ricercatori hanno esaminato la struttura del MOF mediante diffrazione di neutroni, hanno scoperto che un singolo poro conteneva sette siti di legame specifici per il gas idrogeno che consentivano un denso imballaggio del carburante.