211service.com
Zbiorniki na paliwo wodorowe nadające się do recyklingu
Jednym z wyzwań związanych z wykorzystaniem wodoru jako paliwa transportowego – oprócz znalezienia czystego, taniego źródła samego paliwa – jest bezpieczne i odwracalne przechowywanie go bez zajmowania zbyt dużej przestrzeni. Wodór ma niską gęstość, dlatego konieczne jest zamknięcie go pod ciśnieniem, co stanowi zagrożenie dla bezpieczeństwa, chemicznie lub w materiale chłonnym.
Podczas przechowywania chemikaliów wodór jest wiązany z cząsteczkami w materiale stałym, takim jak borowodorek amoniaku. Zaletą przechowywania chemicznego jest to, że materiały te są obojętnymi ciałami stałymi, a wodór można łatwo usunąć w celu reakcji w ogniwie paliwowym. Jednak opracowywane materiały do chemicznego przechowywania wodoru mają poważne ograniczenie: uzupełnianie ich po zużyciu wymaga dużej ilości energii. Teraz naukowcy opracowali szereg reakcji do uzupełniania paliwa o wysokiej gęstości materiału do magazynowania wodoru, amoniaku-boranu, w niższych temperaturach w procesie, który zużywa znacznie mniej energii.
Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) wyznaczył sobie cel stworzenia samochodu na wodorowe ogniwa paliwowe, który mógłby przejechać 300 mil na jednym zbiorniku paliwa, wykorzystując chemiczne magazynowanie wodoru. Samochody byłyby przewożone do centrum w celu wymiany zużytych zbiorników na świeże, a zużyte zbiorniki były regenerowane w fabryce.
Zdolność materiału do chemicznego przechowywania wodoru mierzy się jako procent jego masy, jaki zajmuje element; aby osiągnąć swoje cele, wskaźnik DOE dla materiałów do magazynowania wodoru wynosi 6 procent masy do 2010 roku i 9 procent do 2015 roku. Dobrą wiadomością dotyczącą boranu amoniaku jest to, że może on osiągnąć lub przekroczyć cele ilościowe i wagowe wyznaczone przez DOE, mówi Jamie Holladay , starszy inżynier ds. badań w Pacific Northwest National Laboratory. Amoniak-boran zawiera 19,6 procent wagowych wodoru. Wyzwaniem jest regeneracja zużytego paliwa – mówi.
Po wydobyciu wodoru z boranu amoniaku nie można po prostu zwiększyć ciśnienia wodoru, aby zregenerować paliwo, ponieważ jest to zbyt energochłonne, mówi John Gordon , chemik badawczy w Los Alamos National Laboratory w Nowym Meksyku. Aby dowiedzieć się, które reakcje będą działać najlepiej bez konieczności testowania setek na stanowisku, chemicy z Los Alamos współpracowali z David Dixon , profesor chemii na Uniwersytecie Alabama, który opracował algorytmy do przewidywania energetyki reakcji. Następnie grupa przetestowała najbardziej obiecujące chemie i stwierdziła, że użycie katalizatora cynowego i kilkuetapowa regeneracja materiału wymaga znacznie mniej energii niż bezpośrednie kierowanie reakcją.
Oczywiście, zanim samochody na wodorowe ogniwa paliwowe staną się praktyczne, pozostaje poważny problem: przede wszystkim opracowanie ulepszonych metod wytwarzania paliwa wodorowego, wyzwanie, nad którym pracują inni badacze.