گروهی از دانشجویان دا نانگ با استفاده از مواد هیدرید فلزی و یک تکنیک گرمایشی شامل شارژ و دشارژ هیدروژن، دستگاهی ساختند که بیش از 20 گرم هیدروژن گازی را ذخیره میکند.
این تحقیق توسط وو دو دین، لی آن ون، لام دائو نون، نگوین هونگ تام و مای دوک هونگ از گروه مهندسی خودرو، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه فناوری و آموزش - دانشگاه دانانگ، از اکتبر 2023 آغاز شد. این محصول بر فناوری ذخیره انرژی هیدروژن حالت جامد، قابل استفاده در سیستمهای مدیریت انرژی و حمل و نقل سبز، تمرکز دارد.
این محصول با دو بخش اصلی طراحی شده است: یک مخزن ذخیرهسازی هیدروژن و اجزای کمکی، و یک سیستم کنترل هوشمند. اصل عملکرد مخزن بر اساس واکنش بین فلز منیزیم موجود در مخزن و هیدروژن برای تولید هیدرید منیزیم (MgH₂) است. هنگامی که تا دمای ۲۵۰-۳۵۰ درجه سانتیگراد گرم میشود، شارژ هیدروژن تحت فشار بالای ۱ بار اتفاق میافتد. برعکس، آزادسازی هیدروژن زمانی رخ میدهد که فشار کمتر از ۱ بار باشد.
با یک سیستم هوشمند شامل میکروکنترلرها و حسگرهایی که دما و فشار را رصد و کنترل میکنند، این امر عملکرد کارآمد و ایمن را در طول گذار فاز ترکیب ذخیرهسازی هیدروژن تضمین میکند.
به گفتهی وو دو دین، سرپرست تیم، در حال حاضر سه فناوری برای ذخیرهسازی هیدروژن وجود دارد: گاز فشرده، گاز مایع و جامد. هیدروژن به شکل گاز فشرده در مخازن فشار بالا، از ۳۵۰ تا ۷۰۰ بار (۵۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ psi) ذخیره میشود. هیدروژن به شکل مایع تا دمای ۲۵۳- درجه سانتیگراد سرد میشود تا به حالت مایع تبدیل شود، سپس در مخازن عایقبندی شده ذخیره میشود. هیدروژن به شکل جامد در ترکیبات هیدرید فلزی یا سایر مواد جاذب مانند چارچوبهای فلزی-آلی (MOFs)، نانولولههای کربنی و غیره ذخیره میشود.
به گفته دین، هر روش ذخیرهسازی مزایا و معایب متفاوتی دارد. بنابراین، انتخاب فناوری به هدف استفاده، مانند حمل و نقل، ذخیرهسازی ثابت یا کاربردهای سیار، با در نظر گرفتن عواملی مانند هزینه، کارایی و ایمنی بستگی دارد.
تیم ارزیابی خاطرنشان کرد که چالشهای موجود در ذخیرهسازی هیدروژن نیازمند فناوریهای پیچیده و پرهزینه برای تضمین ایمنی و کارایی است. فقدان زیرساختهای پشتیبانی و کارایی اقتصادی پایین، موانع اصلی برای کاربرد گسترده هیدروژن به عنوان یک منبع انرژی پاک هستند.
اعضای تیم در تحقیقات خود میخواستند یک دستگاه ذخیرهسازی هیدروژن حالت جامد ایجاد کنند زیرا این فناوری ایمن است و کمتر در معرض آتشسوزی یا انفجار قرار دارد. این فناوری امکان ذخیرهسازی آسانتر را فراهم میکند زیرا نیازی به فشار بسیار بالا یا دمای بسیار پایین مانند ذخیرهسازی گاز یا گاز مایع ندارد.
از لحاظ تئوری، محصول این گروه میتواند مواد را ذخیره کند و پس از واکنش، حداکثر خروجی 20.74 گرم هیدروژن گازی را تولید کند. به گفته دین، این یک تخمین است که به دلیل امکانات تحقیقاتی محدود و فقدان برخی تجهیزات تخصصی حاصل شده است، بنابراین مقدار واقعی هنوز مشخص نشده است.
این تیم، مخازن تحت فشار تخصصی را مطابق با مقررات و استانداردهای ویتنام برای مخازن تحت فشار طراحی میکند. در صورت بروز حوادث پیشبینی نشده در حین کار، سیستم گرمایش غیرمستقیم منبع گرما را به طور کامل خاموش میکند و تجهیزات را برای اطمینان از ایمنی به حالت عادی خود بازمیگرداند.
دکتر بویی ون هونگ، مدرس دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آموزش فنی - دانشگاه دانانگ، ارزیابی کرد که گروه تحقیقاتی تنها در مرحله یافتن مواد ذخیرهسازی مناسب با قابلیت جذب و آزادسازی هیدروژن است. این گروه همچنین یک مدل شبیهسازی از ظرفیت و شرایط ذخیرهسازی این سوخت ساخته است.
او ارزیابی کرد که میزان هیدروژن موجود در محصول این گروه، که حدود ۲۰ گرم معادل حدود ۰.۶۶ کیلووات ساعت تخمین زده میشود، بسیار کم است. این سطح انرژی برای دستگاهها یا آزمایشهای کوچک مناسب است، اما برای تأمین انرژی وسایل نقلیه مانند اتومبیل یا تجهیزات صنعتی برای مدت طولانی کافی نیست.
دکتر هونگ پیشنهاد کرد که برای افزایش میزان هیدروژن ذخیره شده، گروه باید به دنبال آلیاژها یا موادی باشد که بتوانند هیدروژن بیشتری را بدون افزایش قابل توجه جرم ماده جذب کنند. با این حال، برخی از مواد با چگالی بالای ذخیرهسازی هیدروژن به شرایط و محیطهایی نیاز دارند که در آنها انتقال فاز بین شارژ و دشارژ دشوارتر باشد. او معتقد است که بر اساس این تحقیق، گروه باید آزمایشهای بیشتری را با موادی که انتقال بین فازها در آنها دشوار است، در آینده انجام دهد.
بر اساس مالکیت فکری و نوآوری
نظر (0)