С пробива на Националната военна лаборатория на САЩ

възобновяемата енергия вече ще може да се съхранява

С него ще може да се зарежда
чисто гориво във всяка станция

Едно революционно откритие на Националната лаборатория на САЩ е на път да постави началото на истинската водородна революция – с него може да се съхранява излишъкът от възобновяемата енергия, който в момента се изхвърля – в Европа над 50%. Нещо повече, то дава възможност за

бърза декарбонизация

на транспорта, защото водородът може да е енергоносител с нулеви емисии.

Досега конвенционалното съхранение под високо налягане бе истинско научно и техническо-инженерно предизвикателство за учените от цял свят. Както е известно, водородът е прочут с избухливостта и “непредвидимия си характер”.

За да се справят с него, изследователите от Националната лаборатория на САЩ “Лорънс Ливърмол” (LLNL) и Националната лаборатория на Сандия прибегнаха до едно доста нестандартно решение. Те се спряха на метални хидриди, осигуряващи изключителна енергийна плътност, които могат да отделят и усвояват водород. Резултатите, публикувани в Angewandte Chemie, предизвикаха невиждан фурор и въодушевление в научните среди в цял свят.

Самата лаборатория “Лорънс Ливърмор” има една мисия – “да укрепва

сигурността

на Съединените щати чрез разработване и прилагане на наука, технологии и инженерство от световна класа, които засилват отбраната на нацията. намаляват

глобалната

заплаха

от тероризъм и оръжия за масово унищожение. Лабораторията работи във всички клонове на науката и отговаря за техническото съвършенство на научните проекти от национално значение. В нея се трудят 7200 учени, а бюджетът им годишно е 2,7 млрд. долара.

Ползите от откритието са много и имат всички шансове да придадат смисъл на милиардите, които Европа инвестира във

възобновяеми източници

на енергия.

Самият зелен водород се добива от възобновяеми източници и на него се разчита да намали съществено парниковите газове и вредните емисии. С откритието се решава и големият проблем с ВЕИ-тата, които при благоприятни условия генерират огромни количества енергия, която обаче няма как да се съхранява и до момента се изхвърля. Истински абсурд на фона на енергийната криза, в която изпада Европа.

Статистиката в ЕС показва, че от 109-те региона, свързани с производството на водород, включително и Обединеното кралство, 88 региона (81% от всички) имат излишък от производство на електроенергия от ВЕИ, а при 84 този излишък е над 50%. В момента тази енергия не може да се използва и в повечето случаи се изхвърля, защото няма как да бъде съхранена. С въвеждането на

новите

водородни технологии

тя ще се използва за производство на зелен водород, който може да се съхранява и при необходимост да се използва за вторично производство на електроенергия чрез електрохимично преобразуване в горивните елементи.

Именно тук откритието на американските учени може да бъде от огромна полза не само за ЕС, а за целия свят.

Металните хидриди в твърдо състояние с висока обемна и гравиметрична плътност на водорода са атрактивни алтернативи на съхранението на водород в неговата газова фаза.

Въпреки това много от тях имат лоша термодинамика на поглъщане на водород след първоначалното му освобождаване, което налага екстремни водородни налягания за регенериране. Това ограничение е свързвано с т.нар. “метастабилна природа” на металните хидриди и именно то препятстваше с години бързото приложение на тези съвременни и умни технологии.

В Националната лаборатория „Лорънс Ливърмор" откриха нов начин за преодоляването на тази бариера. Екипът избра

метастабилния алуминиев хидрид,

– така наречения алан. Той притежава обемна водородна плътност, два пъти по-голяма от тази на течния водород. Досега се смяташе, че плътният, масивен алуминий не може да се превърне в алан освен при екстремни условия - над 6900 атмосфери дихидрогенно (H2) налягане.

Екипът създаде нов наноограничен (nanoconfined) материал с много по-добра термодинамика за регенериране на алана. Изследователите откриха, че ако е поместен в нанопори от високопорьозен бипиридин-функционализиран ковалентен триазин, той може да бъде регенериран при H2 налягане от само 700 бара (690 атмосфери), или 10 пъти по-ниска. Учените са категорични, че това налягане лесно може да се постигне дори в станциите за зареждане с водород, което заедно с някои предстоящи подобрения (вкл. съкращаване на времето за пълнене), ще осигури бързо зареждане на транспортните средства с необходимото гориво.

“Работата проправя пътя за разработване на композитни материали, подходящи за съхранение на водород в реалния свят, включително бордово съхранение на водород в превозните средства”, казва Съчъ Ли - един участниците в изследването.

Чрез поредица и комбиниране на сложни спектроскопски и микроскопски експерименти учените откриха нов и изненадващ механизъм за

стабилизиране

на алана

Според научната статия механизмът включва образуване на естествено стабилни радикали и малки аланови клъстери, които взаимодействат химически с нанопорите и това води до термодинамика, която е напълно различна от изходния материал.

“Това наистина е интересен подход за стабилизиране на метастабилни материали за съхранение на водород, особено като се има предвид широката палитра от потенциални материали - казва Брандън Ууд, който ръководи екипа на LLNL. - Освен съхранението на водород, тази технология също може да има последици за оптимизиране на свойствата на други материали за

генериране и съхранение

на енергия, включително батерии и катализатори.”

Революционната разработка е финансирана от Министерството на енергетиката на САЩ, от Департамента за енергийна ефективност и възобновяема енергия, от Департамента за водородни технологии и горивни клетки и от Консорциума за напреднали изследвания за съхранението на водород.