Waterstof-opslagmedium nu ook te recyclen

Ammoniumboraan (NH₃BH₃) is wellicht tóch een nuttig opslagmedium voor waterstof, zo melden onderzoekers van Los Alamos National Laboratory in het tijdschrift Angewandte Chemie. Ze hebben namelijk voor het eerst een enigszins bruikbare manier gevonden om het spul na gebruik opnieuw te hydrogeneren.

Op papier lijkt NH₃BH₃ een ideale manier om waterstof chemisch op te slaan in, bijvoorbeeld, een auto. Het is een vaste stof, dus gemakkelijk mee te nemen. Bijna 20 procent van het gewicht is waterstof, en die is er ook nog eens vrij gemakkelijk af te halen. Het grote probleem was tot nu toe echter dat niemand wist wat je met het restant moest doen.

De Amerikanen hebben daar nu iets op bedacht. Om te beginnen gebruiken ze geen willekeurige katalysator om waterstof uit NH₃BH₃vrij te maken, maar een geavanceerde nikkel-carbeenkatalysator die een redelijk goed gedefinieerde reststof achterlaat met polyborazyleen als belangrijkste component.

De regeneratie richt zich vervolgens op dat polyborazyleen. Wanneer je deze stof behandelt met een zuurstofhoudende verbinding, dan vormen zich B-O bindingen die thermodynamisch onaangenaam stabiel zijn. Dus kozen de onderzoekers voor een thiol als ‘digesting agent’: een B-S binding is achteraf veel gemakkelijker weer te verbreken, en de reactie wordt wellicht geholpen door het zure karakter van de combinatie H-S.

Op basis van computerberekeningen werd gekozen voor benzeendithiol. In de praktijk blijkt deze stof inderdaad polyborazyleen te kunnen afbreken. Wat zich dan precies voor boorverbindingen vormen staat nog niet voor 100 procent vast (het NMR-spectrum levert een paar pieken op die niet in de literatuur zijn terug te vinden) maar vast staat dat je er vervolgens met een geschikte reductor weer NH₃BH₃ uit kunt vrijmaken.

Die reductro bleek nog lastig te vinden, maar uiteindelijk bleek een combinatie van tributyltin (Bu₃SnH, ooit een veelgebruikt anti-aangroeimiddel voor schepen) en dibutyltin (Bu₂SnH₂) redelijk te voldoen.

Jammer is wel dat er niet bijstaat hoe je je benzeenthiol en di/tributyltin daarna weer terugkrijgt.

bron: Los Alamos National Lab