Ученые обнаружили новый материал, который мог бы стать ключом к раскрытию потенциала водородных транспортных средств.
Автомобиль на водородных топливных элементах GM использует жидкий водород в качестве топлива. Высокая стоимость топливных элементов является одной из причин того, что в настоящее время на дорогах США работает только несколько тысяч автомобилей, работающих на водородном топливе. Изображение предоставлено Министерством энергетики США.
Еще одна «зеленая» технология с большим потенциалом - водородная энергетика. Однако основным препятствием были размеры, сложность и стоимость топливных систем - до сих пор.
Новый материал будет использоваться для создания молекулярных сит в топливных баках, которые хранят водород и работают вместе с топливными элементами в водородной «системе».
Материал, названный KMH-1 (Kubas Manganese Hydride-1), позволил бы проектировать резервуары, которые намного меньше, дешевле, более удобны и энергоемки, чем существующие технологии на водородном топливе, и значительно превзошли бы автомобили с батарейным питанием.
Профессор Антонелли, кафедра физической химии в Университете Ланкастера, который занимается исследованиями в этой области более 15 лет, сказал:
«Стоимость производства нашего материала очень низкая, а плотность энергии, которую он может хранить, намного выше, чем у литиево-ионных батарей, чтобы мы могли видеть системы на водородных топливных элементах, которые стоят в пять раз дешевле, чем литиево-ионные батареи, а также обеспечивают гораздо большую дальность действия - потенциально позволяя поездки примерно в четыре или пять раз дольше между заправками».
Материал KMH-1 также поглощает и сохраняет любую избыточную энергию, поэтому внешнее тепло и охлаждение не требуется. Это очень важно, потому что это означает, что оборудование для охлаждения и обогрева не нужно использовать в транспортных средствах, в результате чего системы могут быть гораздо более эффективными, чем существующие конструкции.
Принцип работы
Сито работает, поглощая водород под давлением около 120 атмосфер, что меньше, чем в обычном аквариуме с аквалангом. Затем он выпускает водород из бака в топливный элемент, когда давление сбрасывается.
Эксперименты исследователей показывают, что материал может хранить в четыре раза больше водорода в том же объеме, что и существующие технологии водородного топлива. Это отлично подходит для производителей транспортных средств, поскольку предоставляет им гибкость при проектировании транспортных средств с увеличенным диапазоном до четырех раз или позволяет им уменьшить размер резервуаров в четыре раза.
Хотя транспортные средства, в том числе легковые и тяжелые грузовые автомобили, являются наиболее очевидным применением, исследователи полагают, что существует много других применений для KMH-1.
«Этот материал также может использоваться в портативных устройствах, таких как дроны или в мобильных зарядных устройствах, чтобы люди могли отправляться в недельные походы, не перезаряжая свои устройства», - сказал профессор Антонелли. «Реальное преимущество, которое это дает, - это ситуации, когда вы ожидаете, что не будете работать в течение длительного времени, например, поездки на дальних грузовиках, беспилотники и робототехника. Его также можно использовать для управления домом или отдаленным районом от топливного элемента».