Кокосовый орех поможет хранить водород эффективно и безопасно

Водород — экологически чистое топливо. Его внедрению, кроме других проблем, мешает отсутствие эффективной технологии хранения. Согласно последнему исследованию, кокосовый орех содержит «секретные ингредиенты», которые помогут преодолеть трудности.

Запасы водорода на планете практически неисчерпаемы, ведь он входит в состав самого распространённого на Земле вещества воды. Кроме того, сжигая водород мы получаем ту же воду, и не наносим никакого урона окружающей среде. Благодаря этим свойствам у водорода есть все шансы вытеснить моторное топливо, получаемое из ископаемых углеводородов.

Но на пути к этой светлой мечте немало трудностей. Одна из них — люди пока не научились эффективно, надёжно и безопасно хранить водород, обладающий низкой объёмной плотностью энергии. Например, в одном литре нефтяного бензина водорода, вольно говоря, содержится на 60% больше, чем в одном литре чистого жидкого водорода. Другими словами, водород всегда будет требовать больших резервуаров, чем бензин.

Хранения водорода — огромная проблема. Для повышения плотности его можно было бы сжижать, но водород кипит при температуре -250^оС. Чтобы удержать его в жидком состоянии, требуется мощная и громоздкая теплоизоляция.

Сжатый водород опасен, поэтому и эта технология непригодна для широкого внедрения на транспорте, где крупные и мелкие аварии и дорожные происшествия происходят очень часто.

Ввиду того, что сжижение и сжатие водорода не способно решить проблему, наука занялась разработкой технологий химического хранения. Учёные ищут материалы, способные эффективно адсорбировать водород и высвобождать его по мере надобности.

Поначалу всеобщее внимание привлекли металлогидриды. Но выяснилось, что у них есть недостатки. Для высвобождения водорода эти материалы необходимо нагревать, а значит — неэффективно расходовать энергию. Кроме того, металлогидриды можно перезаряжать ограниченное количество раз, примерно около 100, после чего они быстро теряют ёмкость с ростом числа перезарядок.

Вини Диксит (Viney Dixit) и его коллеги из Центра водородной энергии при Университете в Варанаси, Индия, сообщили об открытии. Они обнаружили, что уголь из мякоти кокосового ореха может прекрасно справляться с задачей хранения водорода. По меньшей мере, способность адсорбировать водород у этого материала не хуже, чем у других, но при этом «кокосовый уголь» сохраняет работоспособность после многократных циклов перезарядки.

Углерод легко связывает водород и столь же легко высвобождает его тогда, когда это надо. Кроме того, из углерода легко сделать пористый материал с высокой площадью поверхности.

Один из способов получения угля с нужными свойствами состоит в «карбонизации» биологического материала, например мякоти фруктов или скорлупы кокоса. Метод заключается в нагреве сырья до нескольких сот градусов Цельсия в азотной атмосфере, гарантирующей сохранность углерода и его пористой биологической структуры.

Вместо скорлупы кокосового ореха Дикси использовал его мякоть. Её преимущество в наличии широкого спектра дополнительных элементов, таких как калий, магний, натрий и кальций, равномерно распределённых по всему объёму материала. По словам исследователей, эта особенность способствует тому, что углерод связывает больше водорода.

Как сообщили учёные, их «кокосовый» углерод адсорбирует 2,3% водорода по весу при комнатной температуре и 8% при температуре жидкого азота под давлением 70 атмосфер.

По критериям, разработанным американским Министерством энергетики, жизнеспособной технологией считается та, с помощью которой может быть создана система, способная хранить не менее 5,5% водорода.

Очевидно, что индийские учёные пока не достигли целевых показателей, ведь результат их работы не практическая система, а только материал, который может стать для неё основой. Тем не менее, они смогли «нащупать» новый важный механизм и направление дальнейших исследований, обнаружив зависимость адсорбционных свойство углерода от катализаторов.