Исследователи разработали топливо на водородной основе, которое подходит для небольших транспортных средств. Оно создано на основе твердого гидрида магния, хранящего водород при комнатной температуре и атмосферном давлении, а при необходимости водород высвобождается для использования. Топливо имеет высокую плотность хранения энергии, сопоставимую с бензином или даже превосходящую его.
Автомобиль будущего может приводиться в движение топливным элементом, работающим на водороде — одним из самых перспективных вариантов замены бензина, газа и других видов топлива на основе углеводородов. Многие будущие проекты основаны на использовании водорода. Однако, транспортировка водорода довольно сложна. Во-первых, требуются тяжелые и дорогие баллоны. Во-вторых, это небезопасно, так как смесь воздуха и водорода очень взрывоопасна. Таким образом, прежде чем водородную технологию можно будет широко использовать, необходимо преодолеть различные препятствия. И одно из наиболее сложных – это хранение водорода.
Поскольку резервуар для хранения водорода не должен быть слишком тяжелым и дорогим, специалисты по химии твердого тела сосредоточиливнимание на абсорбированномводороде в гидриде металлов. Хранение в виде плотных гидридов металлов является безопасной альтернативой, при которой газ находится в управляемом объеме. Магний является наиболее многообещающим из этих металлов.
Исследователи из Института производственных технологий и передовых материалов им. Фраунгофера IFAM в Дрездене разработали топливо POWERPASTE на основе твердого гидрида магния, которое подходит для использования на небольших транспортных средствах.
Паста на основе гидрида магния хранит водород в химической форме при комнатной температуре и атмосферном давлении, который при необходимости легко высвобождается. А учитывая, что паста начинает разлагаться только при температуре около 250 °C, то она остается безопасной, даже когда транспортное средство часами стоит на палящем солнце. К тому же заправка предельно проста. Вместо того, чтобы отправиться на заправочную станцию, водители могут заменить пустой картридж на новый, а затем снова наполнить бак водопроводной водой. Это можно легко сделать дома или в дороге.
Исходным материалом POWERPASTE является магний — один из достаточно распространенных элементов. Порошок магния соединяется с водородом с образованием гидрида магния в процессе, протекающем при 350 °C и давлении, в пять-шесть раз превышающем атмосферное. Затем добавляют сложный эфир и соль металла, чтобы получить готовый продукт. На борту транспортного средства паста высвобождается из картриджа с помощью плунжера. Когда вода добавляется из бака, в результате реакции образуется водород в количестве, объём которого может изменяться в соответствии с потребностями топливного элемента. Фактически, только половина водорода выделяется из пасты, остальное — из добавленной воды. Таким образом, POWERPASTE обладает высокой плотностью хранения энергии. Ученые утверждают, что это значительно выше, чем у резервуара высокого давления на 700 бар. По сравнению с батареями разработанная паста имеет в десять раз большую плотность хранения энергии. Это означает, чтоэтот уникальный состав поплотности энергии, сравнимс бензином или даже превосходит его.
Благодаря своей высокой плотности хранения энергии POWERPASTE является перспективным вариантом для автомобилей с топливными водородными элементами, которая сможет значительно увеличитьпробег электромобиля с батарейным питанием. Точно так же ее применение может значительно увеличить время полета больших дронов, использующих чистое топливо, которые смогут летать в течение нескольких часов.
POWERPASTE имеет еще одно преимущество — в отличие от газообразного водорода, она не требует дорогостоящей инфраструктуры. В местах, где нет водородных станций, обычные заправочные станции могли бы продавать пасту в картриджах или канистрах. Паста жидкая, ее можно перекачивать и поставлять с помощью стандартной линии розлива с использованием относительно недорогого оборудования. Это потребует небольших капитальных затрат в несколько десятков тысяч евро. Для сравнения: заправочная станция для перекачки водорода под высоким давлением в настоящее время стоит от одного до двух миллионов евро за каждый топливный насос.
Fraunhofer IFAM в настоящее время строит небольшой завод по производству пасты на основе гидрида магния в Центре проектов по хранению энергии и системам ZESS Фраунгофера. Этот новый объект, который планируется ввести в эксплуатацию в 2021 году, сможет производить до четырех тонн пасты в год.