Ντα Νανγκ: Φοιτητές δημιουργούν συσκευή αποθήκευσης υδρογόνου

Μια ομάδα φοιτητών από το Ντα Νανγκ χρησιμοποίησε υλικά υδριδίων μετάλλων και τεχνικές θέρμανσης για να πραγματοποιήσει τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης υδρογόνου, δημιουργώντας μια συσκευή που μπορεί να αποθηκεύσει περισσότερα από 20 γραμμάρια αέριου υδρογόνου.

Η έρευνα διεξήχθη από τους Vo Du Dinh, Le Anh Van, Lam Dao Nhon, Nguyen Hung Tam και Mai Duc Hung, Τμήμα Μηχανικής Αυτοκινήτων, Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Τεχνικής Εκπαίδευσης - Πανεπιστήμιο Danang από τον Οκτώβριο του 2023. Το προϊόν στοχεύει στην τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας στερεού υδρογόνου, η οποία εφαρμόζεται σε συστήματα διαχείρισης ενέργειας και πράσινες μεταφορές.

Το προϊόν έχει σχεδιαστεί με δύο κύρια μέρη: μια δεξαμενή υδρογόνου με βοηθητικά εξαρτήματα και ένα έξυπνο σύστημα ελέγχου. Η αρχή λειτουργίας της δεξαμενής βασίζεται στην αντίδραση μεταξύ του μεταλλικού μαγνησίου στη δεξαμενή και του υδρογόνου για τη δημιουργία ένωσης υδριδίου του μαγνησίου (MgH₂). Όταν θερμαίνεται στους 250-350°C, η φόρτιση υδρογόνου λαμβάνει χώρα υπό συνθήκες πίεσης άνω του 1 bar. Αντίθετα, η απελευθέρωση υδρογόνου συμβαίνει όταν η πίεση είναι κάτω από το 1 bar.

Με ένα έξυπνο σύστημα που περιλαμβάνει μικροελεγκτές και αισθητήρες που παρακολουθούν και ελέγχουν τη θερμοκρασία και την πίεση. Αυτό διασφαλίζει ότι το σύστημα λειτουργεί αποτελεσματικά και με ασφάλεια κατά τη διάρκεια της μετάβασης φάσης της ένωσης αποθήκευσης υδρογόνου.

Σύμφωνα με τον επικεφαλής της ομάδας Vo Du Dinh, υπάρχουν σήμερα τρεις τεχνολογίες αποθήκευσης υδρογόνου, με τη μορφή συμπιεσμένου αερίου, υγροποιημένου αερίου και στερεού. Με τη μορφή συμπιεσμένου αερίου, το υδρογόνο αποθηκεύεται σε δεξαμενές υψηλής πίεσης, από 350 έως 700 bar (5.000-10.000 psi). Με τη μορφή υγρού, το υδρογόνο ψύχεται στους -253°C για να μετατραπεί σε υγρή κατάσταση και στη συνέχεια αποθηκεύεται σε μονωμένες δεξαμενές. Με τη μορφή στερεού, το υδρογόνο αποθηκεύεται σε ενώσεις υδριδίων μετάλλων ή άλλα απορροφητικά υλικά, όπως μεταλλο-οργανικά πλαίσια (MOF), νανοσωλήνες άνθρακα κ.λπ.

Σύμφωνα με τον Dinh, κάθε μέθοδος αποθήκευσης έχει διαφορετικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Επομένως, η επιλογή της τεχνολογίας εξαρτάται από τον σκοπό χρήσης, όπως η μεταφορά, η στατική αποθήκευση ή οι κινητές εφαρμογές... στις οποίες λαμβάνονται υπόψη οι παράγοντες κόστους, απόδοσης και ασφάλειας.

Η ομάδα αξιολόγησης ανέφερε ότι οι προκλήσεις στην αποθήκευση υδρογόνου απαιτούν πολύπλοκες, υψηλού κόστους τεχνολογίες για να διασφαλιστεί η ασφάλεια και η αποδοτικότητα. Η έλλειψη υποστηρικτικών υποδομών και η χαμηλή οικονομική αποδοτικότητα αποτελούν σημαντικά εμπόδια στην ευρεία εφαρμογή του υδρογόνου ως καθαρής πηγής ενέργειας.

Στην έρευνα της ομάδας, τα μέλη ήθελαν να δημιουργήσουν μια συσκευή για την αποθήκευση υδρογόνου σε στερεά μορφή, επειδή αυτή η τεχνολογία είναι ασφαλής και λιγότερο πιθανό να εκραγεί. Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει την ευκολότερη αποθήκευση επειδή δεν απαιτεί εξαιρετικά υψηλές πιέσεις ή εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες όπως η αποθήκευση αερίου ή υγροποιημένου αερίου.

Θεωρητικά, το προϊόν της ομάδας μπορεί να αποθηκεύσει υλικά και, μετά την αντίδραση, θα παράγει μέγιστη απόδοση 20,74 g αερίου υδρογόνου. Σύμφωνα με τον Dinh, αυτός είναι ένας εκτιμώμενος αριθμός λόγω των περιορισμένων ερευνητικών εγκαταστάσεων και της έλλειψης εξειδικευμένου εξοπλισμού, επομένως η πραγματική μάζα δεν έχει ακόμη προσδιοριστεί.

Η ομάδα σχεδιάζει εξειδικευμένες δεξαμενές σύμφωνα με τα βιετναμέζικα πρότυπα και τους κανονισμούς για τα δοχεία πίεσης. Όταν προκύψουν απρόβλεπτα προβλήματα κατά τη λειτουργία της συσκευής, το σύστημα έμμεσης θέρμανσης θα διακόψει όλες τις πηγές θερμότητας και θα επιστρέψει στην κανονική κατάσταση για να διασφαλίσει την ασφάλεια.

Ο Δρ. Bui Van Hung, Λέκτορας της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου Τεχνικής Εκπαίδευσης - Πανεπιστήμιο Da Nang, εκτίμησε ότι η έρευνα της ομάδας βρίσκεται μόνο στο στάδιο της εύρεσης κατάλληλων υλικών αποθήκευσης που μπορούν να απορροφήσουν και να απελευθερώσουν υδρογόνο. Η ομάδα κατασκεύασε επίσης ένα μοντέλο προσομοίωσης της ικανότητας και των συνθηκών αποθήκευσης αυτού του καυσίμου.

Εκτίμησε ότι η ποσότητα υδρογόνου στο προϊόν του ομίλου, που εκτιμάται σε περίπου 20g, που ισοδυναμεί με περίπου 0,66 kWh, είναι αρκετά χαμηλή. Αυτό το επίπεδο ενέργειας είναι κατάλληλο για μικρές συσκευές ή πειράματα, αλλά όχι αρκετό για τη λειτουργία οχημάτων όπως αυτοκίνητα ή βιομηχανικού εξοπλισμού για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Για να αυξηθεί η ποσότητα του αποθηκευμένου υδρογόνου, ο Δρ. Hung πρότεινε ότι η ομάδα θα πρέπει να βρει κράματα ή υλικά που μπορούν να απορροφήσουν περισσότερο υδρογόνο χωρίς να αυξήσουν υπερβολικά τη μάζα του υλικού. Ωστόσο, ορισμένα υλικά με υψηλή πυκνότητα αποθήκευσης υδρογόνου απαιτούν συνθήκες και περιβάλλοντα που καθιστούν τη μετάβαση φάσης μεταξύ φόρτισης και εκφόρτισης πιο δύσκολη. Είπε ότι, με βάση αυτή την έρευνα, η ομάδα πρέπει να διεξάγει περισσότερες δοκιμές σε υλικά που είναι δύσκολο να μεταβούν φάσης στο εγγύς μέλλον.

Σύμφωνα με την Πνευματική Ιδιοκτησία και την Καινοτομία

Πηγή: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/da-nang-sinh-vien-tao-ra-thiet-bi-luu-tru-hydrogen/20241022085643255