Ученые Донского государственного технического университета (ДГТУ) разработали новый метод аккумуляции и хранения водорода в качестве топлива. Как отмечается в сообщении вуза от 15 декабря, предлагается использовать электрохимический способ накопления водорода в металлокерамических матрицах электродов.
Разработку выполнил коллектив лаборатории "Электрохимическая и водородная энергетика" ДГТУ во главе с ведущим научным сотрудником лаборатории к.т.н. Натальей Язвинской. Предполагается, что внедрение нового метода позволит решить одну из ключевых технических проблем, препятствующих активному развитию водородной энергетики, – безопасное хранение водорода в твердых средах, обеспечивающих водородному транспорту конкурентоспособность по показателю энергоемкости топливных баков.
Как отмечают в ДГТУ, в ходе проведенных исследований ученые доказали, что водород в больших количествах накапливается в металлокерамических и ламельных электродах щелочных батарей (на Западе ламельные электроды называют карманными) в процессе их эксплуатации. Проведенные впоследствии эксперименты показали, что возможно создание безопасных накопителей водорода с удельной емкостью, в четыре раза превышающей емкость, установленную министерством энергетики США как минимально необходимую для автомобилей, использующих водородное топливо (массовая емкость 5,5 масс. % и объемная емкость 40 kg/m3 – при таких показателях система хранения водорода по энергоемкости сравнима с топливным баком, содержащим бензин).
По словам Натальи Язвинской, сегодня в мире применяются различные методы аккумуляции и хранения водорода для его использования в автомобильном и железнодорожном транспорте. Водород может накапливаться внутри металлов (такие вещества называются металлогидриды) – в этом варианте в топливных баках вместо бензина используется порошок металлогидрида. Можно удерживать водород в углеродных материалах: порошке графита, саже, наноструктурном углероде.
Ученые ДГТУ использовали электрохимический метод накопления водорода в металлокерамических матрицах электродов (для спеченных электродов в батареях KSL-15) и в углеродных материалах (графит), в батареях KPL-14 с ламельными электродами: аккумуляторы исследовались на предмет количества накопленного водорода в зависимости от срока эксплуатации. Кроме того, водород накапливали в электродах путем непрерывного заряда аккумуляторов в течение года, т. е. использовали аккумулятор как электролизер для разложения электролита на водород и кислород.
В качестве оборудования применялись специальные термокамеры для накопления водорода в твердых веществах, представляющие собой герметичный баллон, способный выдержать большое давление водорода, или различные электролизеры.
"Сейчас многие ученые говорят о развитии водородной энергетики. Водород можно использовать в качестве топлива вместо углеводородов, таких как бензин и дизельное топливо. Есть два основных преимущества водорода над углеводородами. Во-первых, это абсолютно экологически чистое топливо – при его сгорании выделяется водяной пар. Во-вторых, водород значительно превосходит бензин и другие углеводороды по энергоемкости", – отмечает Наталья Язвинская.
По словам Язвинской, водородная энергетика до сих пор не может широко применяться по причине отсутствия подходящих устройств для хранения водорода, которые могли бы конкурировать с топливными баками автомобилей.
Отметим, на водном транспорте одним из перспективных направлений использования водорода является его применение в судовых энергоустановках на топливных элементах.
