Довольно смелая и поначалу авантюрная идея российских учёных вылилась в практически предсерийные образцы революционного устройства для хранения водорода. Безопасный, компактный, а главное — реальный прототип уже готов. Теперь дело за его масштабированием.
Чистое будущее
Водород считается одним из самых перспективных видов топлива. Имея высокую эффективность, он наносит минимальный вред окружающей среде. Разработки и усовершенствование технологии водородного топлива ведутся уже много лет. Сейчас их основная цель — повышение безопасности. Ведь самый существенный недостаток водорода, находящегося в сжатом состоянии, его крайняя взрывоопасность при контакте даже с очень малым количеством кислорода.
Поэтому самая безопасная форма использования этого сырья — твердотельные накопители. В них топливо содержится не в виде газа, а заключено молекулами в гидридных металлах. Такая система может быть как стационарной, так и мобильной, однако она имеет достаточно большой вес.
Несмотря на сложности в использовании специалисты считают, что в ближайшие 30 лет водородное топливо займет до 18% рынка энергоносителей, поэтому научные разработки в этой области идут полным ходом.
От теории к практике
Решая проблему безопасности, специалисты Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры (АО «НИИЭФА») пришли к революционному решению. Они создали прототип пленочного металлогидридного водородного аккумулятора. На это ушло 5 лет научной работы: вначале изучение существующих технологий и накопленного опыта, потом разработка собственной системы.
«Пленка гораздо легче поглощает газы и их отдает. Вот отсюда, наверное, такая идея и возникла. Это наша идея, оригинальная, она запатентована, и таких систем хранения в настоящее время нет», — рассказывает Дмитрий Карпов, руководитель проекта и начальник отделения плазменно-пучковых технологий АО «НИИЭФА».
Пленки выигрывают у твердотельных накопителей за счет низкой инерционности и температуры выделения водорода. То есть такую пленку можно легко и быстро нагреть, пропустив ток, и получить водород с высоким КПД процесса.
Причем поначалу ученые и не рассчитывали, что их изыскания окажутся настолько эффективными. Проект задумывался, как исследовательский, и в начале даже не шла речь о создании рабочего образца.
«Я думаю, что у нас получилось собрать хорошую команду, — рассуждает о причинах успеха Алексей Иванов, начальник научно-исследовательской лаборатории вакуумных и плазменных технологий АО "НИИЭФА". — Когда люди верят в то, что они делают что-то хорошее, что-то хорошее может случиться. Я загорелся, когда проект начался. Когда мы сделали этот прототип, я почувствовал радость и удовлетворение на протяжении, наверное, 5 минут. Потом я понял, что у нас впереди еще очень много работы».
Большие подробности о маленьком аккумуляторе
Изготовление чудесной новинки выглядит так: барабан с пленкой помещается в вакуумную камеру, где на ленту послойно наносится металл — магний и никель. Магний выступает в роли сорбента, поглощающего водород, а никель — в роли катализатора. При использовании аккумулятора металл на пленке нагревается, высвобождая водород. Путь к такому сочетанию материалов, конечно, был долог:
«Было проведено большое количество исследований с большим количеством материалов. На магнии с никелем мы получили максимальную массовую долю водорода в пленке. Удельные характеристики такого нашего продукта выше намного, чем у литий-ионных аккумуляторов Он компактнее и более безопасный, потому что тут нет давления и нет пирофорных порошков», — рассказывает Алексей Иванов.
В прототипе примерно 3,5 г водорода. Автомобилю этого хватит приблизительно на 350 м пути. Нормальным запасом хода для машины на таком топливе считается 500 км, для которых нужно 5 кг газа. Но не стоит забывать, что сейчас разработан лишь прототип. Да и ученые НИИЭФА уже работают над масштабированием изобретения. Они собрали новую вакуумную камеру, потому что изначальная не позволяла обработать большой объем пленки. Основываясь на ее возможностях, команда рассчитала и провела опыты по созданию аккумулятора емкостью 1 кг.
Пленочный аккумулятор лишь в самом начале долгого пути, который обещает быть перспективным. Ученые говорят, что аккумулятор можно будет использовать также для хранения солнечной энергии или энергии от ветряков. Самые дальновидные компании уже проявили интерес к разработке, сообщает по секрету Дмитрий Карпов, но имен не называет:
«Есть потенциальные заказчики на очень большое количество хранения водорода. Я пока не буду раскрывать, кто они, чтобы не сглазить».
Читайте также:
Материал создан при поддержке проекта SFERA
Чтобы не потерять нас, подпишитесь на telegram-канал, который мы ведём для проекта SFERA. Срочные новости будут в закреплённых сообщениях.