Ученые Массачусетского технологического института открыли новаторский метод производства водородного топлива с использованием обычных материалов, таких как банки из-под газировки, морская вода и кофейная гуща. Эта химическая реакция может питать двигатели или топливные элементы в морских транспортных средствах, которые всасывают морскую воду.
Водород является жизненно важным компонентом в поисках более чистой энергии благодаря своим свойствам чистого сгорания и высокой плотности энергии. При использовании в топливных элементах его единственным побочным продуктом является вода. Однако хранение и транспортировка водорода представляют собой значительные проблемы, поскольку небольшие молекулы имеют тенденцию просачиваться через контейнеры и трубопроводы, что приводит к потерям и потенциальному повреждению атмосферы.
Новая технология MIT предлагает решение, позволяя производить водород по требованию непосредственно в транспортном средстве. Вместо транспортировки летучего водорода, необходимо будет хранить только стабильные алюминиевые гранулы. В лабораторных испытаниях одна алюминиевая гранула весом 0,3 грамма в пресной деионизированной воде производила 400 миллилитров водорода всего за пять минут. Если масштабировать это, то один грамм алюминиевых гранул может генерировать 1,3 литра водорода за тот же промежуток времени.
Процесс основан на простой химической реакции: алюминий агрессивно реагирует с кислородом. При погружении в воду алюминий отнимает кислород у H2O, выделяя газообразный водород. Эта реакция обычно быстро останавливается, поскольку на поверхности металла образуется слой оксида алюминия, предотвращающий дальнейшее взаимодействие. Однако, предварительно обработав алюминиевые гранулы сплавом галлия и индия, команда MIT смогла продлить реакцию, разрушив этот оксидный слой.
Хотя галлий и индий редки и дороги, исследователи обнаружили, что проведение реакции в ионном растворе, таком как морская вода, привело к слипанию сплава, что позволило легко извлечь его и повторно использовать. Первоначально реакция в морской воде была медленной, и требовалось около двух часов, чтобы получить такое же количество водорода, которое достигается за пять минут с пресной водой. Удивительно, но добавление использованной кофейной гущи в смесь значительно ускорило реакцию, вернув ее к пятиминутной отметке. Ключевой компонент кофейной гущи, имидазол, соединение в кофеине, был идентифицирован как катализатор.
Ведущий автор Али Комбарги подчеркнул практичность этого метода для морских применений. «Это очень интересно для морских применений, таких как лодки или подводные аппараты, потому что вам не придется носить с собой морскую воду — она легко доступна», — объяснил Комбарди. «Нам также не придется возить с собой бак с водородом. Вместо этого мы будем перевозить алюминий в качестве «топлива» и просто добавлять воду для получения необходимого нам водорода».
Команда планирует испытать эту концепцию на небольшом подводном планере, который, по их расчетам, сможет работать до 30 дней, прокачивая морскую воду через реактор, содержащий около 40 фунтов (18 килограммов) алюминиевых гранул.
Комбарги предполагает, что эта технология распространится за пределы морских транспортных средств. «Мы показываем новый способ производства водородного топлива, не перевозя водород, а перевозя алюминий в качестве «топлива», — сказал он. — Следующая часть — выяснить, как использовать это для грузовиков, поездов и, возможно, самолетов. Возможно, вместо того, чтобы возить еще и воду, мы могли бы извлекать воду из влажности окружающей среды для производства водорода. Это в перспективе».
В общем скоро в мире транспорта все радикально может измениться.