Una miscela di idrogeno e gas naturale (HNGB) può essere un punto di svolta solo se può essere conservata in modo sicuro e utilizzata come risorsa energetica pulita sostenibile. Un recente studio ha suggerito una nuova strategia per immagazzinare stabilmente l'idrogeno, utilizzando il gas naturale come stabilizzante. La ricerca ha proposto una sintesi pratica basata sul modulatore di fase gassosa di HNGB senza generare rifiuti chimici dopo la dissociazione per il servizio immediato.

Il team di ricerca del professor Jae Woo Lee del Dipartimento di ingegneria chimica e biomolecolare in collaborazione con il Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) ha dimostrato che la sintesi basata sul modulatore del gas naturale porta a una pressione di sintesi significativamente ridotta contemporaneamente alla formazione di cluster di idrogeno nelle gabbie nanoporose confinate di clatrati idrati. Questo approccio riduce al minimo l'impatto ambientale e riduce i costi operativi poiché gli idrati di clatrato non generano rifiuti chimici sia nei processi di sintesi che di decomposizione.

Per lo stoccaggio e il trasporto efficiente dell'idrogeno, sono stati studiati numerosi materiali. Tra gli altri, gli idrati di clatrato offrono vantaggi distinti. Gli idrati di clatrato sono composti di inclusione nanoporosi composti da una rete 3D di gabbie poliedriche fatte di molecole d'acqua "ospiti" legate all'idrogeno e di molecole di gas o liquido "ospite" catturate.

In questo studio, il team di ricerca ha utilizzato due gas, metano ed etano, che hanno condizioni di equilibrio inferiori rispetto all'idrogeno come stabilizzanti termodinamici. Di conseguenza, sono riusciti a immagazzinare stabilmente il composto idrogeno-gas naturale negli idrati. Secondo il rapporto di composizione di metano ed etano, si possono formare idrati di struttura I o II, entrambi possono immagazzinare stabilmente idrogeno-gas naturale in condizioni di bassa pressione.

Il team di ricerca ha scoperto che due molecole di idrogeno sono conservate in piccole gabbie in struttura sintonizzata I idrati, mentre fino a tre molecole di idrogeno possono essere conservate in gabbie piccole e grandi in idrati di struttura II accordati. Gli idrati possono immagazzinare gas fino a circa 170 volte il suo volume e il gas naturale utilizzato come stabilizzatore termodinamico in questo studio può essere utilizzato anche come fonte di energia.

Il team di ricerca ha sviluppato una tecnologia per produrre idrati dal ghiaccio, prodotto idrogeno-gas naturale idrati per sostituzione, e ha osservato con successo che il fenomeno della sintonizzazione si verifica solo quando l'idrogeno è coinvolto nella formazione degli idrati dall'inizio per entrambe le strutture degli idrati.

Si aspettano che i risultati possano essere applicati non solo a un materiale di stoccaggio del gas ad alta efficienza energetica, ma anche una piattaforma intelligente per utilizzare miscele di idrogeno e gas naturale, che può fungere da nuova fonte di energia alternativa con contenuti mirati di idrogeno progettando percorsi sintetici di idrati di gas misti.

La ricerca è stata pubblicata online in Materiali per l'accumulo di energia il 6 giugno, con il titolo "Formazione in un unico passaggio di cluster di idrogeno in clatrati idrati stabilizzati tramite miscelazione di gas naturale".

Il professor Lee ha detto, "HNGB utilizzerà l'infrastruttura del gas naturale esistente per il trasporto, quindi è molto probabile che possiamo commercializzare questo sistema di idrati. Stiamo studiando le prestazioni cinetiche attraverso una strategia di follow-up per aumentare il volume di stoccaggio del gas.