Открытие в сфере водородной энергетики – компактные таблетки

Экология познания. Наука и открытия: В топливных элементах наилучшим образом сочетаются экологичность и эффективность. Коэффициент полезного действия ТЭ на порядок превышает КПД двигателей внутреннего сгорания, и они не загрязняют окружающую среду

Был придуман еще один способ, как обеспечить машину энергией, который может стать достойным конкурентом применяемым ныне, являясь экономически конкурентоспособным и вместе с тем не вредным для окружающей среды. Этот способ – из сферы водородной энергетики: небольшая таблетка из боразана, диаметр которой составляет ~ 1 см, а вес равняется 0,24 граммам, на самом деле является вместилищем 0,5 л водорода.

Что касается соотношения экологичность/эффективность, наилучшим сочетанием является «ТЭ (топливные элементы) – водород». Коэффициент полезного действия ТЭ на порядок превышает КПД двигателей внутреннего сгорания, и они не загрязняют окружающую среду, «выбрасывая» в нее водяной пар. Англичане не так давно сконструировали машину, работающую на водороде и обладающую ТЭ, которая отличается относительной простотой и высокой степенью экономичности; а «Дженерал Моторс» создали инновационные водородные ячейки, которые могут похвастаться более низкой стоимостью, весом и меньшими размерами.

Тем не менее, специалисты до сих пор ломают голову над тем, как лучше всего хранить данное вещество в автомобильном баке. Сжатый водород в баллоне многими называется бомбой, тогда как H₂в жидком виде можно хранить ограниченное количество времени, поскольку он испаряется.

Водород из них без проблем освобождается тогда, когда нужно. Например, с помощью нагрева до 70-150ºC (иногда – больше). Подобные температурные показатели могут обеспечиваться самими ТЭ.

В числе гидратов, которые могут поспособствовать развитию водородной энергетики – боран аммиака, он же боразан. В условиях комнатной температуры, атмосферного давления боразан представляет собой твердое соединение, состоящее из двадцати процентов H₂(по весу), плотность которого составляет 0,78 г/см³. За счет такого большого содержания в нем водорода теоретически можно сконструировать машину, габариты боразанового контейнера в которой не превысят габариты бензобака, а ее пробег при этом будет таким же, как у авто, работающего на бензине.

Однако проблема боразана (как и иных химгидридов) заключается в восстановлении отработанного топлива. Необходимо, чтобы этот процесс не был сложным и отличался энергетической, экономической оправданностью, в противном случае работа в данном направлении не будет иметь никакого смысла.

Сотрудниками центра разработки химсредств хранения H₂американского Минэнергетики, университета Алабамы, а также Нацлаборатории в Лос-Аламосе было совершено интересное открытие – такую форму дегидрированного боразана, как полимер полиборазилен, можно превратить в первоначальное вещество, используя не очень большое количество энергии и реагенты, имеющие низкую стоимость. Что еще лучше – все реакции могут осуществляться в 1 емкости.

Необходимо, чтобы «превращение» дегидрированного боразана осуществлялось на спецпредприятиях; поскольку химпромышленность давно с ним «знакома», реализовать это не сложно.

Похожим способом проблему водородной энергетики – хранение H₂– решили также сотрудники фирмы Amminex (Дания), которые изобрели аммиачные таблетки.

AdAmmine (именно такое название получил материал, из которого сделаны таблетки) является полностью безопасными (он не принесет вреда, если взять его в руки), достаточно стабильным, твердым веществом, в котором много H2 (девять процентов в весовом выражении, и 110 г/л – в «объемном»), освобождающегося под действием температур.

Фирма выпускает разновидности материала, имеющие разный состав, размеры; она потрудилась над тем, чтобы таблетки можно было применять с разными топливными элементами.

Кроме того, ее сотрудники придумали, как можно очищать выхлопы двигателей, работающих за счет бензина, от оксидов азота – добавленный в выхлоп аммиак, содержащийся в емкости с AdAmmine, превращает оксиды в H₂O и N₂.

Однако это далеко не «счастливый конец».Водородная энергетика нуждается в дальнейших поисках оптимальных решений. Группы ученых ставят эксперименты, «пряча» H₂в комплексы, соединения, в основе которых такие вещества, как бор, магний, литий. Не за горами тот момент, когда кто-то наконец продемонстрирует транспортное средство, оборудованное картриджами с топливным материалом в твердом состоянии, содержащим H₂.

Возможно, в будущем вместо привычных нам АЗС появятся пункты, в которых можно будет купить брикеты с боразаном или AdAmmine.