Надутий воднем фулерен ризикує луснути

При проголошенні слів воднева енергетика дуже часто приходять на розум паливні елементи, створені на основі вуглецевих аллотропов. Нанотрубки, графен і фулерени – спроби ефективно заповнити їх воднем не припинялися ніколи.

В роботі [1] автори проаналізували можливість впровадження молекулярного водню всередину фулерену C50. Вибір саме C50 в якості з’єднання-господаря вони пояснюють експериментальними досягненнями хімічного синтезу. Зокрема, вже отримано хлорпроизводное з’єднання C50Cl10, яке цілком може служити прекурсором для створення чистих фулеренів, а подальший розвиток методів молекулярної хірургії” незабаром дозволить, на думку авторів, синтезувати і эндоэдральные з’єднання на основі C50. За допомогою програмного пакета Gaussian дослідники розглянули інкапсуляцію однієї та двох молекул водню в фуллереновую клітку (див. рис.) у рамках теорії збурень Меллера-Плессе другого порядку (MP2) з різними базисними наборами. Розрахунок енергій комплексоутворення, які визначалися як різниця повної енергії эндоэдрального комплексу і енергій ізольованих фулерену та молекул водню, показав, що тільки з’єднання H2@C50 є термодинамічно стійким (див. рис.), у той час як розміщення в фуллерене двох молекул водню – процес енергетично невигідний.

Загальний вигляд фулерену C50 (ліворуч) і эндоэдральных комплексів H2@C50 (в центрі) і 2H2@C50 (праворуч).
Розрахунок виконаний авторами на рівні теорії MP2(fc)/6-311G(d,p). Вказані на малюнку довжини міжатомних зв’язків наведено в ангстремах.

Подальше, більш детальне, розгляд внутрішньомолекулярних відносин “господар-гість” (облік ван-дер-ваальсових взаємодії, розрахунок кулонівських сил) для обох комплексів H2@C50 і 2H2@C50 підтвердило цей результат. Таким чином, разом двом молекулам водню стає тісно в фуллеренової порожнини, тому навряд чи С50 стане реальним ефективним об’єктом водневих паливних елементів, проте чому б не спробувати для цієї ролі більш об’ємні фулеренові кулі, можливо, вони виявляться перспективніше.

 

1. A. Zeinalinezhad et al., Chem. Phys Lett. 594, 58 (2014).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *