Новый материал может открыть потенциал для революции на водородном транспортном средстве
Ученые обнаружили новый материал, который мог бы стать ключом к раскрытию потенциала водородных транспортных средств.
По мере того, как мир стремится к постепенному отходу от легковых и грузовых автомобилей, работающих на ископаемом топливе, исследуются более экологичные альтернативные технологии, такие как транспортные средства, работающие от электрических батарей.
Еще одна «зеленая» технология с большим потенциалом — водородная энергетика. Однако основным препятствием были размер, сложность и стоимость топливных систем — до сих пор.
Международная группа исследователей во главе с профессором Дэвидом Антонелли из Ланкастерского университета обнаружила новый материал, изготовленный из гидрида марганца, который предлагает решение. 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 лития. ионная батарея , которую мы могли бы увидеть в системах 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 использует преимущества химического процесса, называемого связыванием Кубаса. Этот процесс позволяет хранить водород путем разделения атомов водорода в молекуле H2 и работает при комнатной температуре. Это устраняет необходимость расщеплять и связывать связи между атомами, процессы, которые требуют высоких энергий и экстремальных температур и требуют сложного оборудования для доставки.
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.
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. «Настоящее 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».
Эта технология была лицензирована Университетом Южного Уэльса принадлежащей профессору Антонелли фирме Антонелли под названием Kubagen.
Исследование, которое подробно описано в статье «Молекулярное сито из гидрида марганца для практического использования водорода», публикуется на обложке и в печатной версии академического журнала « Энергетика и экология» .
