Проблема возобновляемых источников энергии заключается в том, что они не всегда доступны и не круглый год эффективны. Солнечную энергию можно производить только днем, а зимой ее получать значительно сложнее, чем летом. Технологии хранения, такие как батареи, предназначены для того, чтобы сделать избыточную энергию, вырабатываемую, когда светит солнце, доступной, даже когда темно (или в зимний период, когда ее недостаточно).
Источник изображения: REUTERS Стэнфордский университет экспериментирует с новой технологией хранения — так называемыми жидкими органическими носителями водорода (LOHC), способными связывать водород. Цель состоит в том, чтобы LOHC в конечном итоге можно было использовать в качестве «жидких батарей», как их называют исследователи.
Водород сложно хранить и транспортировать. Будучи самым лёгким элементом таблицы Менделеева, водород чрезвычайно летуч и может проникать даже в массивные резервуары и трубы.
Для более эффективного хранения газа его можно сжижать. Для этого его необходимо либо предельно охладить, либо подвергнуть давлению. И то, и другое требует много энергии. Однако водород также можно использовать для производства изопропанола, то есть вторичного одноатомного спирта. Изопропанол является LOHC, и его легче хранить и транспортировать.
Превращение водорода в изопропанол не очень эффективно, и при этом теряется много энергии. Сначала из экологически чистого электричества посредством электролиза получают водород (H2), который затем смешивают с ацетоном (C3H6O) и с помощью катализатора превращают в изопропанол (C3H8O).
«Но в этом процессе не нужен водород», — говорит исследователь из Стэнфорда Роберт Уэймут.
Потому что было бы более эффективно производить изопропанол без этого промежуточного этапа. Теперь исследователям это удалось. Используя металлический иридий в качестве катализатора, можно было напрямую производить изопропанол.
Реакция также стала значительно более эффективной, когда в качестве сокатализатора было добавлено металлоорганическое соединение кобальтоцен. Однако металлический кобальт уже пользуется большим спросом, поскольку он является распространенным материалом в батареях. Поэтому команда Стэнфорда исследует железные сокатализаторы, которые удешевят производство LOHC.
«Это фундаментальное исследование, но мы считаем, что у нас есть новая стратегия хранения электрической энергии», — говорит Уэймут.
Получаемое топливо затем может быть преобразовано обратно в электричество с помощью топливного элемента, когда это необходимо. Когда технология станет зрелой, большие объемы энергии можно будет хранить очень дешево, например, непосредственно на крупных солнечных или ветряных электростанциях.
В еще большем масштабе коммунальные предприятия могли бы построить огромные жидкостные батареи, объединяющие энергию нескольких солнечных ферм. Это позволит сбалансировать пиковые нагрузки в сети и уменьшить зависимость от газовых, угольных и атомных электростанций для покрытия потребностей в электроэнергии в периоды, когда мало солнца и ветра.