Исследователи из Лундского университета в Швеции исследуют автомобильное топливо, состоящее из жидкости, которая преобразуется в водород с помощью твердого катализатора. Затем использованную жидкость сливают из резервуара и загружают водородом, после чего ее можно снова использовать в замкнутой системе, свободной от выбросов парниковых газов.
Исследователи Лунда продемонстрировали, что этот метод работает, и, хотя это все еще фундаментальное исследование, у него есть потенциал стать эффективной системой хранения энергии в будущем.
«Наш катализатор — один из самых эффективных, по крайней мере, если посмотреть на общедоступные исследования», — говорит Ола Вендт, профессор химического факультета Лундского университета и один из авторов.
Результаты опубликованы в журнале Catalysis Science & Technology.
Поиск альтернативных способов производства, хранения и преобразования энергии с целью сокращения выбросов углекислого газа от ископаемого топлива необходим для уменьшения воздействия на климат. Одним из способов является использование широко обсуждаемого газообразного водорода, который многие рассматривают как будущее решение для хранения энергии. Природа хранит энергию в химических связях , а водород имеет самую высокую плотность энергии по отношению к его весу.
«Однако с газом может быть сложно обращаться, поэтому мы ищем жидкое топливо , заряженное водородом, которое можно будет подавать в насос, примерно так же, как это происходит сегодня на заправочных станциях», — говорит Вендт.
Эта концепция известна как LOHC (жидкие органические носители водорода) и сама по себе не нова. Задача состоит в том, чтобы найти максимально эффективный катализатор, который сможет извлекать водород из жидкости.
Система предназначена для работы с использованием жидкости, «заряженной» водородом. Жидкость прокачивается через твердый катализатор , который извлекает водород. Его можно использовать в топливном элементе , который преобразует химическое топливо в электричество, в то время как «отработанная» жидкость переносится в другой резервуар. Единственным выбросом является вода.
Отработанную жидкость можно затем слить на заправочной станции перед заправкой новой заправленной жидкостью. Это, вероятно, будет означать крупномасштабное производство этого вещества, сравнимое с сегодняшними нефтеперерабатывающими заводами.
«Мы переработали более 99 процентов газообразного водорода, который присутствовал в жидкости», — говорит Вендт.
Исследователи также рассчитывали, можно ли использовать это топливо для более крупных транспортных средств, таких как автобусы, грузовики и самолеты.
«С большими баками, которые у них есть, возможно, удастся преодолеть почти такое же расстояние, как и с баком дизельного топлива. Кроме того, вы сможете преобразовать примерно на 50 процентов больше энергии по сравнению со сжатым водородом», — объясняет Вендт.
В качестве жидкостей используются изопропанол (который является распространенным ингредиентом средств для мытья стекол) и 4-метилпиперидин.
Это звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой? Да, по крайней мере на данный момент, остается ряд проблем. Во-первых, срок службы катализатора довольно ограничен. Другое дело, что иридий, на основе которого сделан катализатор, является драгоценным металлом.
Вендт предупреждает: «Но, по нашим оценкам, вам потребуется около двух граммов иридия на автомобиль. Это можно сравнить с современными каталитическими нейтрализаторами очистки выхлопных газов, которые содержат около трех граммов платины, палладия и родия, которые также являются драгоценными металлами».
Это техническое решение, основанное на фундаментальных исследованиях. Если бы было принято решение о выпуске готового продукта, то, по мнению Вендта, концепция могла бы быть готова через десять лет — при условии, что она экономически жизнеспособна и существует интерес со стороны общества.
Другая проблема заключается в том, как производится водород: сегодня большая часть производства не является экологически безопасной. Затем водород необходимо эффективно хранить и транспортировать, что сегодня не так просто. Существуют также риски заправки сжатым водородом. Исследователи из Лунда надеются решить эту проблему с помощью своего метода.
«Девяносто восемь процентов всего водорода сегодня производится из ископаемого топлива и производится из природного газа. Побочным продуктом является углекислый газ. С экологической точки зрения идея производства водорода для стали, батарей и топлива бессмысленна, если это делается с использованием природный газ», — говорит Вендт, но он объясняет, что проводится множество исследований того, как можно получить «зеленый водород» путем расщепления воды на водород и кислород с помощью возобновляемых источников энергии.
В то же время он считает, что для того, чтобы возобновляемые и экологически чистые альтернативы получили должное распространение, необходимы политические решения.
«Это должно быть дешевле, и для этого нужны политические решения . Возобновляемые источники энергии не имеют шансов конкурировать с чем-то, что вы просто выкапываете из-под земли, где транспортировка является почти единственной статьей затрат, как в случае с ископаемым топливом», — заключает он.
