Jesteś na: Aktualności Paliwo przyszłości - wodór
Paliwo przyszłości - wodór

Paliwo przyszłości - wodór

12.05.2014

Naukowcy z polsko-szwajcarskiego zespołu opracowują alternatywne metody przechowywania wodoru. Z ich badań wynika, że wodór, który może stać się paliwem przyszłości, może być magazynowany w postaci borowodorków metali lekkich. Z 1 litra wodoru skroplonego uzyskuje się dwa razy mniej czystego wodoru niż z borowodorków.

Według profesora Zbigniewa Łodziany z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie, w przyszłości będziemy wykorzystywać do produkcji energii tzw. strumienie energii, dostępne raz na jakiś czas. Chodzi tu np.: o energię promieniowania słonecznego, którą pozyskuje się tylko w dzień lub energię wiatrową, którą uzyskuje się tylko podczas wietrznych dni. Odejście od tradycyjnych źródeł energii - paliw kopalnych i energii jądrowej - wymusza magazynowanie energii powstałej z odnawialnych źródeł energii, tak aby móc skorzystać z niej podczas deficytów. Naukowcy wciąż poszukują najbardziej skutecznych metod na przechowywanie energii uzyskanej z OZE.

Zespół profesora Łodziany we współpracy ze szwajcarskimi naukowcami z instytutu Empa pracuje nad bardziej efektywnymi metodami przechowywania wodoru oraz nad nową generacją akumulatorów. Z ich prac wynika, że do obu tych przypadków przydatne może okazać się wykorzystanie borowodorków metali lekkich takich jak Lit (Li), Magnez (Mg), Glin (Al) oraz Itr (Y).

Wodór to bardzo ciekawy pierwiastek, z którego można uzyskiwać energię. Jest bardzo lekkim gazem, który podczas spalania wydziela tylko ciepło oraz wodę. Wodór posiada również największą gęstość energii na jednostkę masy. Lepszy stosunek mają tylko materiały nuklearne. Z 1 kg wodoru można pozyskać 33kWh. Otrzymywanie wodoru również nie nastręcza zbytnich trudności, dotychczas było jednak zbyt drogie i nieefektywne z energetycznego punktu widzenia. Wodór znajduje się w każdej cząsteczce wody - aby go pozyskać należy przeprowadzić elektrolizę, np.: przy użyciu ogniwa słonecznego.

Nie tylko pozyskiwanie wodoru jest kłopotliwe. Istnieje również spory problem z jego ekonomicznym przechowywaniem. W pojemniku o pojemności 1 litra, w normalnych warunkach mieści się 0,1 g wodoru w postaci gazowej. Wodór można sprężyć, a nawet skroplić (temperatura poniżej -250 st. C), po to aby efektywniej go upakować. Jak wynika z badań najskuteczniejszym sposobem na przechowywanie tego pierwiastka zachodzi wtedy, kiedy wchodzi on w skład związków chemicznych, np.: wspomnianych wcześniej borowodorków metali lekkich.

Związki borowodorków metali lekkich występują pod postacią kryształków. Podgrzanie ich do temperatury ponad 300 st. C powoduje, że uwalnia się wodór w nich zawarty. Badania wskazują, że z 1 litra kryształków można uwolnić do 2 razy więcej wodoru, niż z wodoru występującego w formie skroplonej. Za zastosowaniem borowodorków przemawia również fakt, że są one bezpieczniejsze w stosowaniu niż skroplony gaz. Dodatkowo podczas procesu uwalniania wodoru z borowodorków powstaje substancja, którą można ponownie wysycić wodorem. Reakcja chemiczna ma więc charakter odwracalny. Naukowcy zajmujący się tymi badaniami twierdzą, że dzięki tej reakcji materiał może nadawać się do wielokrotnego użytku. Przykładowo, jeżeli w butlach stosowanych w pojazdach znajdowałyby się borowodorki, po zużyciu wodoru, byłoby można oddać taką butlę do odpowiedniego zakładu i poddać ją odnowieniu.

Wodór, który znajduje się w proszku stanowi około 20% jego masy, nie cały jednak ulega uwolnieniu podczas podgrzewania. Z 10 g proszku udaje się odzyskać około 1,5 g wodoru. Borowodorki metali lekkich są badane przez naukowców od wielu lat. Za pomocą symulacji komputerowych oraz badań teoretycznych, naukowcy starają się odkryć sposób na zmniejszenie temperatury, w której zachodzi reakcja uwolnienia wodoru z borowodorków. Szukają także sposobu na łatwiejsze, ponowne nasycenie proszku wodorem.

Oprócz magazynowania wodoru, borowodorki mogą spełniać inne funkcje. Naukowcy pracują nad akumulatorami nowej generacji, do których konstrukcji być może można użyć właśnie borowodorków.  Naukowcom zależy na opracowaniu akumulatorów, które nie zawierają cieczy. Przypominamy, że do tej pory w akumulatorach samochodowych elektrolitem jest kwas siarkowy, a w bateriach litowo - jonowych roztwory, które przewodzą jony litu. Wyeliminowanie tych cieczy i zastąpienie ich bezpieczniejszymi substancjami, które nie będą doprowadzały do zwarcia pomiędzy elektrodami w razie uszkodzenia i nie groziłyby wybuchem, jest teraz jednym z priorytetowych celi naukowców polsko - szwajcarskiego zespołu.

Badania, które przeprowadza profesor Łodziana wraz ze swoim zespołem realizowane są w ramach Polsko - Szwajcarskiego Programu Badawczego.

« Powrót