دا نانگ: دانش‌آموزان دستگاه ذخیره‌سازی هیدروژن می‌سازند

گروهی از دانشجویان دا نانگ با استفاده از مواد هیدرید فلزی و تکنیک‌های گرمایشی، فرآیند شارژ و دشارژ هیدروژن را انجام دادند و دستگاهی ساختند که می‌تواند بیش از 20 گرم هیدروژن گازی را ذخیره کند.

این تحقیق توسط وو دو دین، لی آن ون، لام دائو نون، نگوین هونگ تام و مای دوک هونگ، از گروه مکانیک خودرو، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آموزش فنی - دانشگاه دانانگ از اکتبر 2023 انجام شده است. هدف این محصول، فناوری ذخیره انرژی هیدروژن جامد است که در سیستم‌های مدیریت انرژی و حمل و نقل سبز کاربرد دارد.

این محصول با دو بخش اصلی طراحی شده است: یک مخزن هیدروژن با اجزای کمکی و یک سیستم کنترل هوشمند. اصل عملکرد مخزن بر اساس واکنش بین فلز منیزیم موجود در مخزن و هیدروژن برای ایجاد ترکیب هیدرید منیزیم (MgH₂) است. هنگامی که در دمای ۲۵۰-۳۵۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود، شارژ هیدروژن در شرایط 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 تضمین می‌کند که سیستم در طول گذار فاز ترکیب ذخیره‌سازی هیدروژن، کارآمد و ایمن عمل کند.

به گفته‌ی وو دو دین، سرپرست تیم، در حال حاضر سه فناوری ذخیره‌سازی هیدروژن به شکل گاز فشرده، گاز مایع و جامد وجود دارد. در حالت گاز فشرده، هیدروژن در مخازن فشار بالا، از ۳۵۰ تا ۷۰۰ بار (۵۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ psi) ذخیره می‌شود. در حالت مایع، هیدروژن تا دمای ۲۵۳- درجه سانتی‌گراد سرد می‌شود تا به حالت مایع تبدیل شود، سپس در مخازن عایق‌بندی شده ذخیره می‌شود. در حالت جامد، هیدروژن 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 بستگی دارد... که در آن عوامل هزینه، عملکرد و ایمنی در نظر گرفته می‌شوند.

تیم ارزیابی اعلام 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.

در تحقیقات این تیم، اعضا می‌خواستند دستگاهی برای ذخیره هیدروژن به شکل جامد ایجاد کنند زیرا این فناوری ایمن است و احتمال انفجار آن کمتر است. این فناوری امکان ذخیره‌سازی آسان‌تر را فراهم می‌کند زیرا نیازی به فشارهای بسیار بالا یا دماهای 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 تولید خواهد کرد. به گفته دین، این عدد تخمینی است که به دلیل امکانات تحقیقاتی محدود و کمبود تجهیزات تخصصی به دست آمده است، بنابراین جرم واقعی هنوز مشخص نشده است.

این گروه مخازن تخصصی را مطابق با استانداردها و مقررات ویتنام در مورد مخازن تحت فشار طراحی می‌کند. در صورت بروز مشکلات غیرمنتظره در حین کار دستگاه، سیستم گرمایش غیرمستقیم تمام منابع گرما را قطع کرده و برای اطمینان از ایمنی، به حالت عادی باز می‌گردد.

دکتر بویی ون هونگ، مدرس دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آموزش فنی - دانشگاه دا نانگ، ارزیابی کرد که تحقیقات این گروه تنها در مرحله یافتن مواد ذخیره‌سازی مناسب است که می‌توانند هیدروژن را جذب و آزاد کنند. این گروه همچنین یک مدل شبیه‌سازی از توانایی 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 کار با وسایل نقلیه مانند اتومبیل یا تجهیزات صنعتی برای مدت طولانی کافی نیست.

دکتر هونگ پیشنهاد کرد که برای افزایش میزان هیدروژن ذخیره شده، تیم باید آلیاژها یا موادی را پیدا کند که بتوانند هیدروژن بیشتری را بدون افزایش بیش از حد جرم ماده جذب کنند. با این حال، برخی از مواد با چگالی بالای ذخیره‌سازی هیدروژن به شرایط و محیط‌هایی نیاز دارند که انتقال فاز بین شارژ و دشارژ را دشوارتر می‌کند. او گفت که بر اساس این تحقیق، تیم باید در آینده نزدیک آزمایش‌های بیشتری روی موادی انجام دهد که انتقال فاز در آنها دشوار است.

بر اساس مالکیت فکری و نوآوری

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