Сховище водню надвисокої щільності

ПРИВІТ МИ З УКРАЇНІ!

Мабуть вже проста людина, яка дбає про покращення навколишнього середовища і декарбонізацію промисловості знає, що головним джерелом енергії у найближчому майбутньому є водень. У цьому напрямку триває інтенсивний процес науковий пошуків і експериментів. Хоча в Україні воднева енергетика знаходиться ще на початку свого розвитку, все ж таки інститут відновлюваної енергетики та Українська воднева рада, намагаються розвивати цей напрямок. Після перемоги у війни, що розв’язала росія, і відновлення нашої країни, воднева енергетика має набирати обертів.

Але, тим часом, корейські дослідники розробили матеріал, який утримує вдвічі більше водню, ніж наявні методи. Синтезований вченими нанопористий боргідрид магнію здатний зберігати кластери з п’яти молекул водню в тривимірному розташуванні, що дозволяє значно збільшити обсяги зберігання. Матеріал вміщує 144 г водню на літр об’єму, тоді як кріогенна рідина H2 забезпечує щільність 70,8 г/л, а твердий водень — 86 г/л. Це відкриття, і подальше створення сховища водню надвисокої щільності, може вирішити проблеми великомасштабного зберігання водню та його застосування у різних галузях.

Водень застосовується як екологічно чисте паливо в транспортних засобах, авіації та судноплавстві. У нього найвища енергія на масу серед усіх видів палива, що дозволяє досягти більшого запасу ходу та забезпечує швидку заправку. Водень можна використовувати як паливо, спалюючи як бензин, або в паливних елементах для генерації електроенергії. Але зберігання водню викликає багато проблем. Для зберігання в баках потрібен величезний тиск, приблизно 700 атмосфер. У рідкому вигляді потрібно підтримувати низьку температуру, на 20 градусів вище за абсолютний нуль. Навіть при стисканні водню в рідку форму водень займає значний обсяг, що робить його енергоємним та незручним для зберігання, особливо в обмеженому просторі.

Читайте також: Отримання водню без електролізерів

Матеріал, розроблений корейськими дослідниками, може зберігати водень з подвійною щільністю порівняно з його рідкою кріогенною формою. Це досягається за рахунок фізичної адсорбції водню у пористій структурі матеріалу. Вчені синтезували нанопористий боргідрид магнію — каркас із частково негативно зарядженими атомами водню. Високопориста структура дозволяє його внутрішній поверхні поглинати водень та азот. Дослідники виявили, що поглинання водню втричі ефективніше, ніж поглинання азоту, оскільки вони займають різні позиції всередині пір матеріалу.

Висока щільність водню в невеликих порах пояснюється його анізотропною (залежної від напрямку) формою молекул. Новий матеріал здатний зберігати кластер із п’яти молекул водню в тривимірному розташуванні, що значно збільшує його місткість.

Кластер із п’яти молекул водню (фіолетового та червоного), що займають пори в матеріалі

Дослідники кажуть, що їхні результати вирішують критичні проблеми великомасштабного зберігання водню та підвищують його економічну життєздатність.

Застосування створеного матеріалу для зберігання водню в літаках з водневими двигунами може бути обмеженим. Системи рідкого H2 в авіації можуть досягати масової частки водню близько 30%, а решта 70% ваги додаються за рахунок баків та кріоохолоджувальних пристроїв. Новий матеріал, згідно з дослідженням, забезпечує масову частку 21,7%, хоча він несе вдвічі більше енергії на вагу, ніж газоподібний H2 у резервуарах. Рідка криогенна система буде легше. Плюс важлива швидкість віддачі водню із системи зберігання, що є критично важливим для авіації. Однак цей матеріал буде корисним в інших сферах, таких як автомобільні перевезення, де вага менш значима, ніж обсяг. А обсяги спалювання в одиницю часу незрівнянно малі порівняно з авіацією. Крім того, сховище водню надвисокої щільності може бути відповідним рішенням для статичного зберігання енергії.

Джерело: NewAtlas

Дякую, що залишаєтеся зі мною. Вам подобаються мої статті? Бажаєте бачити більше цікавих матеріалів?😌 Підтримайте мене, оформивши замовлення чи порекомендувавши знайомим. Буду радий підготовити для вас унікальний матеріал з розміщенням на вашому сервері.✍