דא נאנג: סטודנטים יוצרים מתקן לאגירת מימן

קבוצת סטודנטים מדאנאנג השתמשה בחומרי מתכת הידריד ובטכניקות חימום כדי לבצע את תהליך טעינת ופריקה של מימן, ויצרה מכשיר שיכול לאגור יותר מ-20 גרם של מימן גזי.

המחקר נערך על ידי וו דו דין, לה אן ואן, לאם דאו נון, נגוין הונג טאם ומאי דוק הונג, מהמחלקה למכונאות רכב, הפקולטה להנדסת מכונות, אוניברסיטת החינוך הטכני - אוניברסיטת דאנאנג החל מאוקטובר 2023. המוצר מכוון לטכנולוגיית אחסון אנרגיה ממימן מוצק, המיושמת במערכות ניהול אנרגיה ותחבורה ירוקה.

המוצר מתוכנן עם שני חלקים עיקריים: מיכל מימן עם רכיבים נלווים ומערכת בקרה חכמה. עקרון הפעולה של המיכל מבוסס על התגובה בין מתכת המגנזיום במיכל לבין מימן ליצירת תרכובת מגנזיום הידריד (MgH₂). כאשר מחומם ל-250-350 מעלות צלזיוס, טעינת מימן מתרחשת בתנאי לחץ מעל 1 בר. לעומת זאת, שחרור מימן מתרחש כאשר הלחץ נמוך מ-1 בר.

בעזרת מערכת חכמה הכוללת מיקרו-בקרים וחיישנים המנטרים ובקרים את הטמפרטורה והלחץ, הדבר מבטיח שהמערכת תפעל ביעילות ובבטחה במהלך מעבר הפאזה של תרכובת אחסון המימן.

לדברי ראש הצוות וו דו דין, קיימות כיום שלוש טכנולוגיות אחסון מימן: גז דחוס, גז נוזלי ומוצק. בצורת גז דחוס, מימן מאוחסן במיכלי לחץ גבוה, מ-350 עד 700 בר (5,000-10,000 psi). בצורת נוזל, המימן מקורר ל-253- מעלות צלזיוס כדי להפוך למצב נוזלי, ולאחר מכן מאוחסן במיכלים מבודדים. בצורת מוצק, מימן מאוחסן בתרכובות מתכת הידרידיות או בחומרים סופגים אחרים כגון מסגרות מתכת-אורגניות (MOFs), ננו-צינוריות פחמן וכו'.

לדברי דין, לכל שיטת אחסון יש יתרונות וחסרונות שונים. לכן, בחירת הטכנולוגיה תלויה במטרת השימוש כגון הובלה, אחסון סטטי או יישומים ניידים... שבהם נלקחים בחשבון גורמי עלות, ביצועים ובטיחות.

צוות ההערכה אמר כי האתגרים באחסון מימן דורשים טכנולוגיות מורכבות ויקרות כדי להבטיח בטיחות ויעילות. היעדר תשתית תומכת ויעילות כלכלית נמוכה הם חסמים עיקריים ליישום נרחב של מימן כמקור אנרגיה נקי.

במחקר של הצוות, רצו חברי הצוות ליצור התקן לאחסון מימן בצורה מוצקה משום שטכנולוגיה זו בטוחה ופחות נוטה להתפוצץ. טכנולוגיה זו מאפשרת אחסון קל יותר משום שאינה דורשת לחצים גבוהים במיוחד או טמפרטורות נמוכות במיוחד כמו אחסון גז או גז נוזלי.

תיאורטית, התוצר של הקבוצה יכול לאגור חומרים, ולאחר התגובה הוא ייצר תפוקה מקסימלית של 20.74 גרם של מימן בגז. לדברי דין, זהו מספר משוער עקב מתקני המחקר המוגבלים וחוסר בציוד מיוחד, כך שהמסה בפועל טרם נקבעה.

הקבוצה מתכננת מיכלים ייעודיים בהתאם לתקנים ולתקנות הווייטנאמיים בנוגע לכלי לחץ. כאשר מתרחשות בעיות בלתי צפויות בזמן שהמכשיר פועל, מערכת החימום העקיפה תנתק את כל מקורות החום ותחזור למצב רגיל כדי להבטיח בטיחות.

ד"ר בוי ואן הונג, מרצה בפקולטה להנדסת מכונות, אוניברסיטת החינוך הטכני - אוניברסיטת דא נאנג, העריך כי מחקר הקבוצה נמצא רק בשלב של מציאת חומרי אחסון מתאימים שיכולים לספוג ולשחרר מימן. הקבוצה בנתה גם מודל סימולציה של היכולת והתנאים לאחסון דלק זה.

הוא העריך שכמות המימן במוצר של הקבוצה, המוערכת בכ-20 גרם, שווה ערך לכ-0.66 קוט"ש, היא נמוכה למדי. רמת אנרגיה זו מתאימה למכשירים קטנים או לניסויים, אך אינה מספיקה להפעלת כלי רכב כמו מכוניות או ציוד תעשייתי למשך זמן רב.

כדי להגדיל את כמות המימן המאוחסנת, ד"ר הונג הציע שהצוות ימצא סגסוגות או חומרים שיכולים לספוג יותר מימן מבלי להגדיל את מסת החומר יותר מדי. עם זאת, חומרים מסוימים בעלי צפיפות אחסון מימן גבוהה דורשים תנאים וסביבות המקשים על מעבר הפאזה בין טעינה לפריקה. הוא אמר כי, בהתבסס על מחקר זה, הצוות צריך לערוך ניסויים נוספים על חומרים שקשה לעבור אליהם פאזה בעתיד הקרוב.

לפי קניין רוחני וחדשנות

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