A hidrogén tárolásának alternatív módját fedezték fel

A Southwest Kutatóintézet és a Texasi Egyetem San Antonioban szorosan együttműködik a hidrogén tárolására szolgáló anyagok fejlesztésében, például olyan hibrid fém-szén mikroszerkezettel, amely egyesíti a kémiai és fizikai hidrogéntároló mechanizmusokat. A projektet a Connecting through Research Partnerships program 125 000 dollárral támogatja, és Dr. Josh Mangum, az SwRI gépészmérnöki részlegének munkatársa, Dr. Kathryn Mayer, a UTSA fizika és csillagászat docense és Dr. Fang Xu, a UTSA kémikus adjunktusa vezeti majd.

A hidrogén üzemanyag a fosszilis tüzelőanyagok vonzó alternatívája, mivel kibocsátása mentes a szén-melléktermékektől. Az SwRI számos multidiszciplináris erőfeszítést vezet a hidrogén potenciális üzemanyagaként az autókban, az energiatermelésben és akár a földgáz helyettesítőjeként az otthonokban való értékelésére.

“Bár a hidrogénenergia nagyon ígéretes, számos akadályt le kell győzni” – mondta Mangum. „A fő kihívások egy része a szállítás és a tárolás.”

A hidrogén szállításának és tárolásának jelenlegi módjai közé tartozik a hidrogéngáz komprimálása és cseppfolyósítása kriogén és nagynyomású üzemanyagtartályokban, ami költséges folyamat. Mivel a hidrogén nagyon gyúlékony, ezeknek a tartályoknak a szállítása eredendően veszélyes.

E kihívások kezelése érdekében az SwRI és az UTSA nagy felületű szén (HiSAC) mikroszerkezetű részecskéket hoz létre, amelyek fizikailag és kémiailag képesek elnyelni a hidrogént, lehetővé téve annak biztonságos és költséghatékony szállítását.

“Egy nagy nyomású tartály helyett azt tervezzük, hogy a hidrogént olcsó poranyagban tároljuk” – magyarázta Mangum. „A hidrogén kémiailag és fizikailag felszívódik és deszorbeálódik. Projektünk egyik célja annak felmérése, hogy mennyi hidrogén tárolható a porban, mivel ez határozza meg a teljes tárolási költséget.”

A kutatók a HiSAC mikrostruktúrákat az SwRI által kifejlesztett High Power Impulse Plasma Source (HiPIPS) technológiával készítik el, amely hatékonyan hoz létre bevonatokat nagy sűrűségű, nagy fluxusú plazmák felhasználásával alacsony hőmérsékleten és légköri nyomáson. Az R&D Magazine az SwRI HiPIPS technológiáját 2017 100 legjelentősebb innovációja közé sorolta.

Az UTSA elvégzi a mikrorészecske-szerkezetek analitikai jellemzését. Mayer kutatócsoportja a Kleberg Advanced Microscopy Centerben a legmodernebb műszerekkel elvégzi az anyagok részletes szerkezeti jellemzését. Xu csapata magnéziumleválasztással módosítja a HiSAC-ot, és egy testreszabott egység segítségével teszteli az anyagok hidrogéntároló kapacitását.

“Korábbi kutatások kimutatták a HiSAC mikrostruktúrákat magas hőmérsékleten és alacsony nyomáson, de a HiPIPS lehetővé teszi számunkra, hogy ezeket az anyagokat szobahőmérsékleten egyszerű, skálázható eljárással alakítsuk ki” – mondta Mangum. “Ez a folyamat kevesebb energiát használ fel, mint amennyi egy izzólámpához szükséges.”