Ключевой проблемой является накопление и хранение газообразного водорода, особенно в мобильных и миниатюрных устройствах, где не может быть и речи о сжижении водорода под давлением или его охлаждении до сверхнизких температур. Высокоперспективными материалами для этих целей представляются нанопористые вещества со специфически большой активной поверхностью.

Помимо  углеродных нанотрубок, исследователи возлагают большие надежды на металлоорганические сотовые структуры, типа нанокластеров из частиц окиси цинка, химически связанных терефталевыми лигандами. Из этих веществ легко создаются крупные по размеру и легкие пористые решетки с открытыми порами и каналами нанометрового размера. Такие пористые твердые тела при малом весе (плотность 0,59 г/м3) обладают высоким значением внутренней поверхности пор (около 3000 м2/г), значительно превосходящим соответствующие параметры для углеродных нанотрубок (200 м2/г), цеолитов (700 м2/г) и активированных углей (800-2000 м2/г).

По-видимому, такие вещества разумнее применять для создания не крупных аккумуляторов энергии, а небольших транспортабельных батарей и топливных элементов, а также, например, миниатюрных источников питания для компьютеров, портативных видеокамер, мобильных телефонов и беспроводных приборов. Для промышленности и экономики имело бы большое значение достижение 10% накопительной емкости (в пересчете на вес водорода относительно общего веса конструкции), когда топливные элементы станут примерно в 10 раз превосходить по энергоемкости существующие литиевые аккумуляторы. В целом, стоит отметить, что наноструктурные материалы приобретают все большее значение в разработках и производстве электродов, катализаторов и мембран топливных элементов.

Реальный рывок к экологически чистой, водородной энергетике произойдет лишь тогда, когда будут разработаны экономически выгодные методы получения водорода из воды, что позволит окончательно отказаться от использования ископаемых углеводородов. Прогнозировать время этого принципиального изменения основ энергетики почти невозможно, тем более, что эта проблема связана не только с технологическими разработками, но и глобальными экономическими вопросами, включая ситуацию с запасами ископаемых видов топлива.

Согласно оценкам, сегодняшняя годовая потребность в нефти составляет 3,4 миллиарда тонн, а достаточно точно разведанные ее запасы (с учетом стандартных технологий добычи) соответствуют примерно 140 миллиардам тонн. По некоторым предположениям, еще 100 миллиардов тонн нефти, предположительно, могут содержать месторождения в арктической зоне и на морских глубинах. В настоящее время добыча нефти в этих регионах затруднена по различным техническим причинам. Например, в северных районах, из-за низкой температуры, нефть обладает высокой вязкостью, в результате чего многие современные технологии ее добычи оказываются малоэффективными.

Еще одно направление использования НТ в энергетике и экологии связано с созданием новых, высокоэффективных изоляционных материалов. Например, создаваемый на основе на-нопористой кремниевой кислоты материал по своим теплоизоляционным характеристикам (коэффициент теплопроводности около 18 мВт/мК) значительно превосходит используемые в настоящее время изоляторы. Кроме того, нанопористые материалы можно комбинировать с вакуумной изоляцией, что позволяет дополнительно уменьшить теплопроводность (лежащий в основе этого механизм заключается в том, что средняя свободная длина пути молекул воздуха превышает размер пор, в результате почти полностью подавляется конвекция). На сегодня объем мирового рынка микропористых изоляционных материалов уже составляет примерно 150 миллионов долларов, и в будущем ожидается его рост и развитие, поскольку такие материалы имеют очень большой диапазон применений (криогенная техника, хранилища горючего, строительство и автомобилестроение и многое другое).

Выводы: Наноструктурные материалы уже сейчас используются в экологических и энергетических технологиях, а в будущем сфера их применения будет расширяться. Большим потенциалом обладает рынок производства материалов для промышленных и бытовых фильтров, защитных средств (например, замена хрома в антикоррозионных покрытиях), связующих в строительной технике и т. п. В энергетике создаваемые на основе НТ материалы могут быть с успехом применены при разработке альтернативных источников энергии (например, новых типов солнечных батарей), а также при создании новых, сверхминиатюрных видов топливных элементов, батареек и т. п. Особую значимость пористые наноструктурные материалы могут иметь для создания аккумуляторов водорода и в решении других проблем, связанных с развитием так называемой водородной энергетики. Интересные перспективы открывает НТ в области создания новых теплоизоляционных материалов.