«Дешево и сердито»: как ученые создали универсальное водородное топливо в виде пасты
Ученые разработали пастообразную разновидность водородного топлива, на порядок эффективнее классических баллонов со сжатым газом
Обычно автомобили с водородными топливными элементами перевозят водородное топливо в газообразной форме, и хранится оно в баках при давлении около 700 бар. Эти резервуары довольно большие и тяжелые, что сводит на нет одно из ключевых преимуществ водорода по сравнению с сегодняшними литиевыми батареями — его более высокую плотность энергии. Высокое давление также делает водород непрактичным вариантом для двухколесных транспортных средств, таких как мотоциклы и скутеры. Наконец, баллон с горючим газом под давлением просто-напросто может взорваться в случае непредвиденных ситуаций.
Однако команда из Института производственных технологий и передовых материалов им. Фраунгофера IFAM в Дрездене придумала новый интересный способ хранения и переноса водородной энергии. Решение пришло в виде пасты Powerpaste на основе гидрида магния, которая сохраняет водород и позволяет выпускать его при необходимости даже при атмосферном давлении.
Для производства пасты магний смешивают с водородом при температуре около 350 °C и давлении, в пять-шесть раз превышающем атмосферное, в результате чего образуется гидрид магния. Затем в смесь включают сложный эфир и соли металлов, чтобы получить вязкую серую массу, которую можно загружать в картриджи.
В форме пасты Powerpaste полностью стабилен при температурах до 250 °C. Он несет в 10 раз больше энергии, чем литиевые батареи, и существенно больше, чем бак H2 на 700 бар, если сравнивать по весу. Исследователи говорят, что автомобили с трансмиссией Powerpaste могут рассчитывать на запас хода, «сравнимый с бензином или даже превышающий его».
Когда приходит время высвободить энергию, плунжерный механизм выдавливает пасту в камеру, где она вступает в реакцию с водой, выделяя водород с динамически контролируемой скоростью, который затем питает топливный элемент для выработки электроэнергии, необходимой для работы трансмиссии электромобиля или другое устройство. Частично впечатляющая плотность энергии пасты обусловлена тем фактом, что половина выделяемого водорода поступает из воды, с которой он вступает в реакцию.
Например, для заправки скутера Powerpaste нужно вынуть картридж и заменить его на заправленный на станции техобслуживания. Таким образом, эта штука может стать чем-то вроде бутылки с розжигом для шашлыков: легко заменяемым вариантом использования чистой энергии в различных устройствах. Команда предполагает адаптировать технологию для больших дронов, тем самым увеличив время и дальность их полета, а также для портативных электроприборов, таких как, например, походный тостер или чайник.
Кстати, некоторым устройствам может быть удобнее просто закачать материал в резервуар, а не пользоваться картриджами. К ним относятся, например, автомобили и грузовики на топливных элементах, самолеты и более крупные виды техники. Инженеры уверяют, что пасту можно подавать через стандартные линии розлива с «относительно недорогим оборудованием».
