Da Nang: Studenci tworzą urządzenie do magazynowania wodoru

Grupa studentów z Da Nang wykorzystała materiały z wodorków metali i techniki grzewcze do przeprowadzenia procesu ładowania i rozładowywania wodoru, tworząc urządzenie, które może przechowywać ponad 20 g gazowego wodoru.

Badania przeprowadzili Vo Du Dinh, Le Anh Van, Lam Dao Nhon, Nguyen Hung Tam i Mai Duc Hung z Katedry Mechaniki Samochodowej, Wydziału Inżynierii Mechanicznej, Uniwersytetu Edukacji Technicznej – Uniwersytetu w Danang, w październiku 2023 r. Celem produktu jest technologia magazynowania energii w postaci stałego wodoru, stosowana w systemach zarządzania energią i zielonym transporcie.

Produkt składa się z dwóch głównych części: zbiornika wodoru z elementami pomocniczymi oraz inteligentnego systemu sterowania. Zasada działania zbiornika opiera się na reakcji między metalicznym magnezem w zbiorniku a wodorem, w wyniku której powstaje związek wodorotlenku magnezu (MgH₂). Po podgrzaniu do temperatury 250–350°C, ładowanie wodoru odbywa się pod ciśnieniem powyżej 1 bara. Natomiast uwalnianie wodoru następuje, gdy ciśnienie spada poniżej 1 bara.

Dzięki inteligentnemu systemowi obejmującemu mikrokontrolery i czujniki monitorujące i kontrolujące temperaturę i ciśnienie, system działa wydajnie i bezpiecznie podczas przemiany fazowej związku magazynującego wodór.

Według kierownika zespołu, Vo Du Dinha, obecnie istnieją trzy technologie magazynowania wodoru: w postaci sprężonego gazu, gazu skroplonego i ciała stałego. W postaci sprężonego gazu wodór jest magazynowany w zbiornikach wysokociśnieniowych, od 350 do 700 barów (5000-10 000 psi). W stanie ciekłym wodór jest schładzany do temperatury -253°C, aby przejść w stan ciekły, a następnie przechowywany w izolowanych zbiornikach. W stanie stałym wodór jest magazynowany w związkach wodorotlenków metali lub innych materiałach absorbujących, takich jak struktury metaloorganiczne (MOF), nanorurki węglowe itp.

Według Dinha, każda metoda przechowywania danych ma swoje zalety i wady. Dlatego wybór technologii zależy od celu zastosowania, takiego jak transport, magazynowanie statyczne czy zastosowania mobilne, przy czym brane są pod uwagę czynniki takie jak koszt, wydajność i bezpieczeństwo.

Zespół oceniający stwierdził, że wyzwania związane z magazynowaniem wodoru wymagają stosowania złożonych i kosztownych technologii, aby zapewnić bezpieczeństwo i wydajność. Brak infrastruktury wspierającej i niska efektywność ekonomiczna stanowią główne bariery dla powszechnego stosowania wodoru jako czystego źródła energii.

W ramach badań zespół dążył do stworzenia urządzenia do przechowywania wodoru w postaci stałej, ponieważ technologia ta jest bezpieczna i mniej podatna na eksplozję. Technologia ta umożliwia łatwiejsze przechowywanie, ponieważ nie wymaga ekstremalnie wysokich ciśnień ani ekstremalnie niskich temperatur, jak w przypadku magazynowania gazu lub gazu skroplonego.

Teoretycznie produkt grupy może magazynować materiały, a po reakcji wytworzy maksymalnie 20,74 g gazowego wodoru. Według Dinha jest to wartość szacunkowa ze względu na ograniczone zaplecze badawcze i brak specjalistycznego sprzętu, dlatego rzeczywista masa nie została jeszcze ustalona.

Grupa projektuje specjalistyczne zbiorniki zgodnie z wietnamskimi normami i przepisami dotyczącymi zbiorników ciśnieniowych. W przypadku nieoczekiwanych problemów podczas pracy urządzenia, system ogrzewania pośredniego wyłączy wszystkie źródła ciepła i powróci do normalnego stanu, aby zapewnić bezpieczeństwo.

Dr Bui Van Hung, wykładowca Wydziału Inżynierii Mechanicznej Uniwersytetu Technicznego w Da Nang, ocenił, że badania grupy są dopiero na etapie poszukiwania odpowiednich materiałów magazynujących, które mogłyby absorbować i uwalniać wodór. Grupa zbudowała również model symulacyjny możliwości i warunków magazynowania tego paliwa.

Ocenił, że ilość wodoru w produkcie grupy, szacowana na około 20 g, co odpowiada około 0,66 kWh, jest dość niska. Ten poziom energii nadaje się do małych urządzeń lub eksperymentów, ale nie wystarcza do długotrwałego zasilania pojazdów, takich jak samochody czy sprzęt przemysłowy.

Aby zwiększyć ilość magazynowanego wodoru, dr Hung zasugerował, aby zespół znalazł stopy lub materiały, które mogą absorbować więcej wodoru bez nadmiernego zwiększania masy materiału. Jednak niektóre materiały o wysokiej gęstości magazynowania wodoru wymagają warunków i środowisk, które utrudniają przejście fazowe między ładowaniem a rozładowywaniem. Dodał, że w oparciu o te badania zespół musi w najbliższej przyszłości przeprowadzić więcej testów na materiałach, w których przejście fazowe jest trudne.

Komentarz (0)