Однако сегодня 95% водорода производится из углеводородов (нефти, природного газа и угля), что является самым дешевым, но самым энергоемким решением. Газообразный водород в очень больших количествах хранится в соляных кавернах глубиной 365 м при давлении водорода 5 МПа. Опыт продолжительного хранения (более 10 лет).
Изобретен материал для хранения водорода даже в кармане
| Технологии и способы хранения водорода | Заинтересую: 100 литров жидкого водорода могу светить и топить коттедж зиму. Это 11000 кубов метана в пересчете на тепло. |
| 2.3.6. Хранение водорода - книга Ашкинази Л.А. | Технология CNT хранения/транспортировки Водорода и других газов. Достигается плотность газообразного Водорода выше плотности его в жидком состоянии. |
Домашняя система хранения водорода: небольшое "вау!" и немного «ах».
Наземное хранение газообразного водорода. Наземные водородные контейнеры хранения отличаются по размерам, но имеют, как правило, стандартное давление 20 МПа. Атом водорода состоит из одного протона и одного электрона. Водород является единственным элементом, который может существовать без нейтронов. 1. Хранение водорода в жидком состоянии включает охлаждение газообразного водорода до крайне низких температур (-253°C), чтобы он стал жидким. это удобное устройство для. Патент RU2125537C1: Способ предназначен для хранения газов и может быть использован в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.
Современные проблемы хранения водорода
Этот метод требует специализированного оборудования и инфраструктуры, что делает его дорогостоящим. Однако жидкий водород обладает высокой энергетической плотностью. Недостатком является риск утечки водорода и необходимость постоянного охлаждения. Этот метод дешевле, чем хранение жидкого водорода, и подходит для стационарных и мобильных применений. Однако он требует тяжелых и громоздких резервуаров, что ограничивает объем хранилища. Этот метод обеспечивает высокую плотность энергии, низкое давление и безопасные возможности хранения. Однако технология твердотельного хранения находится на ранних стадиях разработки и требует дальнейших исследований и разработок.
Однако эта потеря энергии в некоторых случаях частично компенсируется большой ее плотностью. Контейнеры хранения теряют энергию при неизбежном испарении водорода, которое вызвано теплопроводностью изоляции. Контейнеры обычно имеют комбинированную изоляцию. Она включает вакуумную изоляцию, охлаждаемые паром лучевые экраны и обычную многослойную изоляцию рис. Несколько отражающих экранов, окружающих внутренний контейнер так называемая многослойная изоляция , могут уменьшить передачу теплоты излучением. Значительное сокращение скорости испарения водорода, связанного с потоком теплоты q, может быть достигнуто путем охлаждения экранов изоляции вентилируемым водородным паром. Это уменьшает температурный перепад между экранами изоляции, что приводит к меньшему потоку теплоты. Такой метод используется прежде всего в больших контейнерах. Хранение водорода в связанном виде Металлические гидриды состоят из металлических атомов, которые составляют ведущую решетку, и водородных атомов, которые находятся в своеобразных ловушках, представляющих собой дефекты решетки или вакансию. Ловушка бывает дефектом строки, в котором могут накопиться атомы водорода. Такая дефектная строка увеличивает напряжение решетки, особенно если два смежных атома повторно объединяются, чтобы формировать молекулярный водород.
Компьютерное моделирование показало возможность хранения водорода в бакиболах. Бакиболы являются представителями фуллеренов. Достаточно необычный, но при этом весьма недорогой способ хранения водорода с использованием карбонизированных волокон куриных перьев приводится здесь. Ученые из Lawrence Berkeley National Laboratory совместно с Министерством энергетики США разработали новый композитный материал, состоящий из наночастиц магния и кристаллической решетки полиметил метакрилата. Просмотров: 2344.
Учитывая способность элемента проникать через большую часть металлов, стоимость запорной арматуры довольно высокая. В качестве материала для подобных деталей могут служить серебро, золото, кадмий или цинк. В частности, речь идет о гидридах металлов таких, как гидриды свинца, палладия и никеля. Однако пока препятствием к такому методу является стоимость самих металлов, высокий уровень температуры абсорбции и извлечения, а также большие энергетические потери в процессе дегидрирования.
Сезонное хранение водорода для энергоснабжения зданий — нишевое решение
Этот раздел представляет собой неупорядоченный список разнообразных фактов о предмете статьи. Пожалуйста, приведите информацию в энциклопедический вид и разнесите по соответствующим разделам статьи. Списки предпочтительно основывать на вторичных обобщающих авторитетных источниках , содержащих критерий включения элементов в список. Otto fon de Kabold в 1960-х годах создал метод обратного гидроксидирования, позволяющий сжижить водород и уменьшить его химическую активность в воздушной среде. Компьютерное моделирование показало возможность хранения водорода в бакиболах кластерных углеродных структурах.
С другой стороны, хранение газа при атмосферном давлении в идеале потребовало бы, чтобы оболочка резервуара могла быть деформирована, оставаясь герметичной, чтобы газ мог быть введен в нее и извлечен из нее. Технический ответ не более очевиден. Сосуществуют два или даже три стандарта : 350 бар или 35 МПа для любого транспорта: легковые автомобили, автобусы, машины и грузовики для всех регионов; 500 или 550 бар для техники и грузовиков для Северной Америки; 700 бар или 70 МПа для легковых автомобилей.
Датчики также должны предоставлять информацию об оставшемся количестве газа. Это решение, по-прежнему предназначенное для космических ракет-носителей, в будущем может касаться наземных транспортных средств. В этом случае бак должен выдерживать высокое давление и иметь вторичные системы, поддерживающие низкую температуру водорода и давление, по крайней мере, немного выше атмосферного. Кроме того, сжижение водорода и поддержание его температуры требуют больших затрат энергии и, следовательно, загрязняют окружающую среду. Крио-сжатия недавно Разработано может улучшить эффективность объемного и массового хранения и облегчают охлажденный жидкий водород используют при очень низкой температуре 20,3 K приблизительно. Когда водород нагревается и давление увеличивается под действием тепла, поступающего из окружающей среды как в скороварке , конечное давление составляет около 350 бар см. Для сравнения: традиционный бензобак рассчитан только на несколько бар, а баллон со сжиженным газом - на 30 бар.
При обычных сценариях вождения «предельное» давление в 350 бар достигается очень редко поскольку давление и температура в баке снижаются по мере потребления водорода. Департамент энергетики США DOE опубликовал «целевые значения» для емкости на борте для водорода и крио-сжата технологии уже достиг рекомендуемых значений для 2015 года малых танков 5-13 кг , достаточных для диапазона 300 миль с водородным топливным элементом. По этим причинам немецкий производитель BMW включил «криокомпрессию» в качестве основного элемента в развитие своего водородного сектора, но от этого решения временно? Отказались, поскольку оно не гарантирует сохранение газа во время длительного отключения автомобиль. Мы пытаемся достичь этого при менее экстремальных условиях температуры и давления. Хранение «на» твердых веществ адсорбция Адсорбции находится в положении «блокировки» соединения на другой поверхности. Водород может связываться с большинством твердых поверхностей, но почти только адсорбция на углеродных поверхностях рассматривается для хранения, которая все еще находится на ранней стадии исследований.
Для этого требуются материалы с большой удельной поверхностью - ответственность нанотехнологий. Результаты все еще слишком разрознены, чтобы можно было предсказать будущее этого решения. Хранение «в» твердых, гелевых или жидких соединениях гидриды, фуллерены и т. Различные соединения взаимодействуют с водородом посредством полярных взаимодействий, предлагая интересные возможности удерживания. Это небольшие соединения в частности, различные гидриды, муравьиная кислота или макромолекулярные и кристаллические комплексы в частности, углеродистые, такие как фуллерены. Еще предстоит провести серьезные исследования, чтобы улучшить их адсорбционную или абсорбционную способность, а также контролировать выделение водорода. Обратимые гидриды металлов Эти гидриды являются соединением , содержащим водород и , где последний имеют поляризации отрицательные по отношению к элементу , к которому он связан.
Гидриды можно классифицировать по природе основной связи между водородом и другим элементом. Говорят, что гидриды являются «ковалентными», если связь ковалентного типа. Они называются «металлическими», если соединение металлическое. Некоторые металлы в чистом виде или в сплавах поглощают водород внутри себя. Металлическое соединение например, магний действует как водородная губка. В гидридах металлов водород хранится в атомарной H , а не в молекулярной H 2 форме, как в случае резервуаров. Поглощение водорода также называемое гидрированием может осуществляться посредством газообразного водорода H 2 , диссоциированного на два атома водорода H при заданных температуре и давлении, а также характеристиках абсорбирующего материала.
Их использование ограничено температурными условиями — металлогидриды могут терять эффективность при очень низких или очень высоких температурах. Кроме того, они могут быть дорогими для производства и требовать специальных условий хранения и обработки. Тем не менее, металлогидриды все равно остаются одним из наиболее перспективных способов хранения водорода, благодаря их безопасности и высокой эффективности. Исследователи и инженеры продолжают работать над усовершенствованием металлогидридов и разработкой новых материалов, которые могут быть еще более эффективными и удобными в хранении водорода. Углеродные нанотрубки: новое поколение технологий Углеродные нанотрубки обладают высокой прочностью и жесткостью, при этом они очень легкие. Они также обладают высокой электропроводностью и теплопроводностью.
Благодаря этим свойствам, углеродные нанотрубки нашли применение во многих областях науки и техники. Одно из самых перспективных применений углеродных нанотрубок — это использование их в качестве материала для хранения водорода. Углеродные нанотрубки обладают высокой площадью поверхности, что позволяет эффективно адсорбировать молекулы водорода. Благодаря малым размерам и химической стабильности, углеродные нанотрубки могут быть использованы для создания компактных и безопасных систем хранения водорода. Наряду с хранением водорода, углеродные нанотрубки также нашли применение в областях, связанных с энергетикой, электроникой, катализом и медициной. Они могут использоваться для создания эффективных электродов в солнечных батареях, суперконденсаторах и биомедицинских устройствах.
В заключение, углеродные нанотрубки — это уникальные структуры из углерода, обладающие свойствами, которые делают их перспективными для использования в различных технологиях. Исследования в области углеродных нанотрубок продолжаются, и в будущем они могут стать основой нового поколения технологий.
Это может быть система контроля давления, датчики для обнаружения утечек водорода, а также система пассивной безопасности, которая предотвращает разрыв резервуара в случае аварии. Газовые резервуары с высокой ёмкостью являются одним из наиболее распространенных и промышленно применимых способов хранения водорода. Они позволяют сохранять большие объемы водорода на протяжении длительного времени, обеспечивая его доступность и готовность к использованию. Хранение водорода в соединении с жидкостями Одним из наиболее популярных соединений, используемых для хранения водорода, является сплав бора с натрием NaBH4. Этот сплав может быть растворен в воде, что создает возможность переносить и хранить водород в виде жидкости. Другим примером является формиат натрия HCOONa — соединение, образуемое из водорода и формиевой кислоты. При нагревании формиат натрия выделяет водород, который можно использовать в различных процессах.
Еще одним методом является использование жидкости на основе алюминия. Алюминий может реагировать с водой, образуя алюминиевую гидроксидную жидкость. При этом водород выделяется в процессе «разложения» алюминиевой жидкости и может быть использован для производства энергии. Преимуществом такого способа хранения водорода является его меньшая опасность, поскольку водород содержится в жидком состоянии и не требует высокого давления. При этом хранение в жидком состоянии позволяет получать водород при необходимости, без необходимости хранения большого количества газообразного водорода. Однако, такой способ также имеет свои недостатки. Во-первых, процесс образования соединений требует энергозатрат, что делает его более затратным.
Способы хранения водорода
Газификация угля Старейший способ получения водорода. Из биомассы Водород из биомассы получается термохимическим, или биохимическим способом. Рациональное использование биомассы. Свойства твердыхбиотоплив. Типы древесного топлива. Высокие цены, которые сохраняются на традиционные энергоносители и усиленные требования к охране окружающей среды обуславливают повышенный интерес производителей и потребителей тепловой и электрической энергии к использованию в качестве топлива возобновляемых источников энергии, в частности, сельскохозяйственной биомассы. В зависимости от преобладания тех или иных ресурсных источников в крае необходимо иметь различные варианты ее ис- пользования в энергетических целях. Биомасса может применяться в качестве топлива для прямого сжигания или перерабатываться в твердое, жидкое и газообразное топливо более высокой калорийности с помощью газификации или пиролиза для силовых установок, в том числе для автотранспорта. Во многих странах мира топливо из биомассы используют также для совместного сжигания с углем, мазутом, что позволяет снизить уровень загряз- нения атмосферы вредными выбросами. Свойства твердых биотопливГЛавные показатели качества пеллет полученных путем гранулирования на линиях гранулирования:теплотворная способность калорийность, теплота сгорания ; влажность; зольность массовая доля золы ; насыпная плотность объемный вес ; истираемость массовая доля мелкой фракции пыли и опилок ; размеры диаметр, длина ; Именно они обеспечивают привлекательные потребительские качества топливныхпеллет.
Эти характеристики обычно определяются при проведении проверки качества ДТГ и фиксируются в соответствующих сертификатах.
Если температура поднимается выше точки кипения, водород мгновенно переходит из жидкого состояния в газообразное. Чтобы не допустить местных перегревов, сосуды, которые заполняют жидким водородом, следует предварительно охладить до температуры, близкой к точки кипения водорода, только после этого можно заполнять их жидким водородом. Для этого через систему пропускают охлаждающий газ, что связано с большими расходами водорода на захолаживание ёмкости. Переход водорода из жидкого состояния в газообразное связан с неизбежными потерями от испарения.
Стоимость и энергосодержание испаряющегося газа значительны. Поэтому организация использования этого газа с точки зрения экономики и техники безопасности необходимы. К резервуарам для хранения жидкого водорода предъявляют ряд требований: конструкция резервуара должна обеспечивать прочность и надёжность в работе, длительную безопасную эксплуатацию; расход жидкого водорода на предварительное охлаждение хранилища перед его заполнением жидким водородом должен быть минимальным; резервуар для хранения должен быть снабжён средствами для быстрого заполнения жидким водородом и быстрой выдачи хранимого продукта. Главная часть криогенной системы хранения водорода — теплоизолированные сосуды, масса которых примерно в 4 — 5 раз меньше на 1 кг хранимого водорода, чем при баллонном хранении под высоким давлением. В криогенных системах хранения жидкого водорода на 1 кг водорода приходится 6 — 8 кг массы криогенного сосуда, а по объёмным характеристикам криогенные сосуды соответствуют хранению газообразного водорода под давлением 40 Мпа.
Жидкий водород в больших количествах хранят в специальных хранилищах объёмом до 5 тыс. Крупное шарообразное хранилище для жидкого водорода объёмом 2850 м3 имеет внутренний диаметр алюминиевой сферы 17,4 м3. Хранение и транспортирование водорода в химически связанном состоянии Преимущества хранения и транспортирование водорода в форме аммиака, метанола, этанола на дальние расстояния состоят в высокой плотности объёмного содержания водорода. Однако в этих формах хранения водорода среда хранения используется однократно.
Первый кандидат — газовые сети.
В мире насчитывается 3 млн километров газопроводов и 400 млрд кубометров подземных хранилищ метана. Но с этим есть технические проблемы: у водорода низкая плотность энергии, и объёмы или время его поставки через газопровод придётся увеличить; водород очень горюч на воздухе, поэтому чтобы снизить риски, придётся менять оборудование по всей цепочке поставок; не всякая инфраструктура для, например, метана подойдёт водороду; особенно это касается потребительских котлов, бойлеров и т. В итоге наряду с газообразным водородом нам придётся производить его сжиженные и смешанные версии. Как адаптировать мелких потребителей к водороду? На рисунке — возможный вариант.
Это H2Rex — водородный генератор компании Toshiba о нём мы рассказывали. Его топливные элементы вырабатывают электричество с помощью электрохимических реакций между полученным водородом и кислородом из атмосферы. Результат — электричество и тепло, которые получает потребитель. Есть и другой вариант: водород смешивается с другими веществами для перевозки в жидком виде. Столько же водорода теряется, когда он выделяется из этой смеси.
Схожим образом водород можно включить в жидкий органический носитель. Некоторые жидкие органические носители водорода могут быть негорючими, что делает перевозку безопаснее. Отправлять H2 поездами в целом будет дороже, хотя удалённым потребителям в локациях без трубопровода это возможно. В мире сегодня существует много водородопроводов, но в основном они не выходят за пределы технологических площадок химических и нефтеперерабатывающих заводов. Поэтому более оптимальный вариант — трубы для передачи природного газа.
Однако далеко не все они подходят для прокачки водорода из-за типа стали: трубы из низкопрочной стали будут портиться из-за контакта с водородом водородное охрупчивание и давления прокачки. При этом их пропускная способность должна быть в три раза выше из-за низкой плотности водорода. Последнее решается, как мы уже выяснили, смешиванием водорода с жидкостями, и для таких соединений также есть трубопроводы. В частности, трубы используют для прокачки аммиачно-водородной смеси. Один из аммиакопроводов, к примеру, идёт из Тольятти Россия до Одессы Украина 2,4 тыс.
В целом трубы — перспективно самый дешёвый вариант доставки. Себестоимость транспортировки 1 кг водорода в виде газа на расстояние около 1,5 тыс. Если расстояние увеличивается, то повышается и цена нужно больше компрессорных станций , поэтому на расстоянии 2,5 тыс. Однако трубопровод подойдёт не для всех потребителей. В некоторые страны H2 доставят морем.
Пока танкеры для перевозки водорода массово не производят. Первое такое судно, получившее название Suiso Frontier, построила компания Kawasaki Heavy Industries, а спустили его на воду в декабре 2019 года в Кобе Япония. В марте 2020 года на танкер установили резервуар объёмом 1 250 куб. Водородовоз Suiso Frontier построен в рамках проекта создания безуглеродной цепи поставок водорода из Австралии в Японию. Правда, сам танкер работает на дизельном двигателе , так что безуглеродной цепь не получается.
Более перспективны в этом отношении танкеры, которые сейчас перевозят сжиженный нефтяной газ СНГ. В их резервуары можно залить аммиачную и другие подобные смеси водорода. Газовозами доставлять водород дороже, чем по трубопроводам. Самый затратный способ — везти сжиженный водород на расстояние около 1,5 тыс.
Исследование подземных вод, содержавшихся в породах, окружающих это хранилище, показало отсутствие следов водорода в них, что, по-видимому, указывает на малые диффузионные потери. Давление, под которым газ может храниться в водоносных структурах, зависит от глубины — оно должно быть не меньше давления водяного столба на заданной глубине и по соображениям надежности хранения не может быть слишком большим.
При таком методе хранения могут оказаться существенными потери давления, связанные с фильтрацией газа и жидкости в пористой среде, и, при определенных геологических условиях, потери газа. Кроме того, объем активного газа в таких хранилищах не превышает половины объема хранилища, а максимальный объем газа достигается только после нескольких лет эксплуатации. В процессе эксплуатации возможно изменение объемов и геометрии хранилищ. Хранилища в пористых водоносных структурах не могут эксплуатироваться с большими скоростями отбора газа, поскольку при этом резко увеличивается откачка пластовых вод. Поэтому такие хранилища больше подходят для сезонного хранения. В публикации «Подземное хранение водорода» К.
Басниев, И. Выродова, Е. Наука и техника в газовой промышленности. Наиболее агрессивны хлоркальциевые воды. Присутствие в воде таких газов, как H2S и CO2, особенно сильно разрушает стали, находящиеся в контакте с водородсодержащими средами. Поэтому оборудование необходимо изготавливать из соответствующих материалов.
Кроме того, большое значение имеет предупреждение наводораживания: нанесение на оборудование специальных лакокрасочных покрытий и ввод ингибиторов коррозии. Барсук, М. Хайдина, С. Газовая промышленность. Авторы отмечают, что присутствие даже малого количества доли процента сероводорода в пористой среде ПХГ может приводить к прямому взаимодействию этого активного вещества с минералами, бактериями и пластовой водой. Как правило, происходит реакция с недоокисленными соединениями железа, относящаяся к топохимическим реакциям, происходящим в твердой фазе на границе раздела твердого исходного вещества и твердого продукта реакции.
В результате интенсифицируются процессы коррозии. Таким образом, допустимая количественная концентрация водорода в природном газе не может определяться стандартными процедурами. Для каждого конкретного случая необходимо проводить комплекс научных дорогостоящих исследований», — считают авторы статьи. Также в ней отмечено, что из-за технологических особенностей ПХГ в пористых средах загрязнители даже при кратковременном попадании выводятся из ПХГ в течение длительного времени нескольких лет. В статье «Надежность подземного хранения водорода совместно с метаном в терригенных геологических формациях» О. Абрамова, Д.
Филиппова, Е. По мнению авторов, водород, нагнетаемый в ПХГ, участвует в абиотических реакциях, приводящих к коррозии и разрушению материалов и пород. ПХГ, созданные в истощенных нефтегазовых месторождениях, помимо закачанных объемов метана и водорода, могут сохранять и другие газы.
Бакиболлы! Хранение водорода в углеродных наноструктурах
хранение водорода в сжатом виде, примерно до давления 150 атмосфер, в стальных очень прочных и очень тяжелых баллонах. Второй метод - хранить водород в жидком виде. Для хранения водорода является обратимым хранением водорода для получения, с целью его химических и физических свойств для дальнейшего использования. Газообразный водород в очень больших количествах хранится в соляных кавернах глубиной 365 м при давлении водорода 5 МПа. Опыт продолжительного хранения (более 10 лет). 6.1 Классификация установок жидкого водорода 6.2 Классификация хранилищ жидкого водорода 6.3 Определение площадок (станций) наполнения и сливо-наливных.
Хранение водорода (получение и хранение)
или многослойными стенками. металлогидридного аккумулятора поступает в топливный элемент и окисляется, образуя. электрическую энергию; для компактного и безопасного хранения водорода –. 1. Хранение водорода в жидком состоянии включает охлаждение газообразного водорода до крайне низких температур (-253°C), чтобы он стал жидким. Подземное хранение водорода — это способ сохранения водорода под землей в специальных емкостях, которые могут быть естественными или искусственными.
Безопасное хранение водорода: надежные способы и технологии
Такой способ хранения водорода обеспечивает высокую безопасность и удобство в использовании. Еще одним безопасным способом хранения водорода является его сжижение. В сжиженном состоянии водород занимает значительно меньший объем, что позволяет эффективно хранить и транспортировать его. Однако, процесс сжижения требует высоких энергетических затрат и низких температур. Для сжижения используются специальные холодильники и термоизоляционные материалы. При правильном обращении с сжиженным водородом, этот способ хранения становится безопасным и эффективным. Таким образом, разработка безопасных и эффективных способов хранения водорода является ключевым фактором для его широкого использования в будущем. Носители водорода и сжижение позволяют обеспечить высокую безопасность и удобство при хранении и использовании этого перспективного источника энергии. Безопасные способы хранения водорода Существуют различные безопасные способы хранения водорода, которые могут использоваться в зависимости от конкретных требований и условий.
Аммиак обеспечивает высокую плотность хранения водорода в виде жидкости с умеренным давлением и криогенными ограничениями: он также может храниться в жидком виде при комнатной температуре и давлении при смешивании с водой. Аммиак является вторым по величине производимым химическим веществом в мире, и существует обширная инфраструктура для производства, транспортировки и распределения аммиака. Аммиак можно преобразовать для получения водорода без вредных отходов или его можно смешивать с существующим топливом и при правильных условиях сжигать эффективно. Поскольку в аммиаке нет углерода, не образуются побочные углеродные продукты; тем самым делая эту возможность «углеродно-нейтральным» вариантом на будущее. Чистый аммиак плохо горит при атмосферном давлении в водонагревателях и печах, работающих на природном газе. При сжатии в автомобильном двигателе это подходящее топливо для немного модифицированных бензиновых двигателей. Аммиак имеет несколько проблем, связанных с его повсеместной адаптацией в качестве материала для хранения водорода. Аммиак - ядовитый газ с сильным запахом при стандартной температуре и давлении. Кроме того, для коммерческой жизнеспособности необходимы достижения в эффективности и масштабируемости разложения аммиака, поскольку мембраны топливных элементов очень чувствительны к остаточному аммиаку, а современные методы разложения имеют низкие скорости выхода. Для катализирования реакции разложения аммиака можно использовать различные переходные металлы, наиболее эффективным из которых является рутений. Этот катализ работает за счет хемосорбции , когда энергия адсорбции N 2 меньше энергии реакции диссоциации. Очистку водорода можно осуществить несколькими способами. Водород можно отделить от непрореагировавшего аммиака с помощью проницаемой водородоселективной мембраны. Его также можно очистить путем адсорбции аммиака, который может избирательно улавливаться из-за его полярности. В сентябре 2005 года химики из Технического университета Дании объявили о способе хранения водорода в форме насыщенного аммиака в солевой таблетке. Они утверждают, что это будет недорогой и безопасный способ хранения. Бораны амина Основная статья: Аминоборановый комплекс До 1980 года несколько соединений были исследованы на предмет хранения водорода, включая сложные боргидриды или алюмогидриды и соли аммония. Среди соединений, которые содержат только B, N и H как положительные, так и отрицательные ионы , характерные примеры включают: аминобораны, аммониаты гидрида бора, гидразин-борановые комплексы и октагидротрибораты или тетрагидробораты аммония. Из них аминобораны и особенно боран аммиака широко исследовались как переносчики водорода. Ранее в составах, генерирующих водородный газ, использовались аминобораны и их производные. При воспламенении аминоборана ов образуется нитрид бора BN и газообразный водород. Физическая память В этом случае водород остается в физических формах, т. В виде газа, сверхкритического флюида, адсорбата или молекулярных включений. Рассмотрены теоретические ограничения и экспериментальные результаты, касающиеся объемной и гравиметрической емкости стеклянных микрососудов, микропористых и нанопористых сред, а также требований безопасности и времени заполнения. Пористый или слоистый углерод Активированные угли представляют собой высокопористые аморфные углеродные материалы с большой кажущейся площадью поверхности. Эти материалы представляют особый интерес в связи с тем, что они могут быть изготовлены из отходов, таких как окурки сигарет, которые показали большой потенциал в качестве исходных материалов для материалов для хранения водорода большой емкости. Графен может эффективно накапливать водород. H 2 присоединяется к двойным связям, давая графан. Углеродные нанотрубки Были предложены носители водорода на основе наноструктурированного углерода такие как углеродные бакиболлы и нанотрубки. Чтобы реализовать углеродные материалы в качестве эффективных технологий хранения водорода, углеродные нанотрубки УНТ были легированы MgH 2. Доказано, что гидрид металла имеет теоретическую емкость накопления 7,6 мас. Фуллерен - это другой углеродный наноматериал, который был протестирован на хранение водорода в этом центре. Молекулы фуллерена состоят из замкнутой структуры C 60, которая позволяет гидрогенизировать углерод с двойной связью, что приводит к теоретическому изомеру C 60 H 60 с содержанием водорода 7,7 мас.
Водород, сам по себе исключительно легкий, должен храниться с плотностью, превосходящей плотность жидкого водорода, чтобы соревноваться с бензином в плане расстояния, которое машина сможет преодолеть на одной заправке. Задача архисложная. Исследование, которое будет опубликована в мартовском выпуске Nano Letters, журнала Американского химического общества, финансировалось частично более чем миллиардным грантом на исследования в области хранения водорода от Министерства энергетики США и частично Центром военно-морских исследований. Руководитель проекта Борис Якобсон, профессор механического конструирования в Университете Райса, поражен результатом. Якобсон признает, что идея хранения водорода в молекулярном контейнере не нова. Еще в прошлом, — соглашается он, — было известно, что бакиболлы могут хранить водород. Тем не менее, исследование Якобсена вместе с Ольгой Пупышевой и Амиром Фараяном, его бывшими аспирантами, впервые предложило метод точного вычисления объема водорода, который смогут, не ломаясь, выдержать микроскопические шары.
Первая группа представляет собой физические методы — компрессирование или ожижение для смены агрегатного состояния водорода. Следует иметь в виду, что большинство систем хранения не обладают абсолютной герметичностью, поэтому существуют значения допускаемых объемов утечек. Для производства водородных контейнеров стали применять новые материалы, например углеродное волокно для бесшовных контейнеров. Они не пропускают водород, разве что небольшие протечки возможны через соединения. Перспективным способом хранения водорода является технология хранения в сверхкритическом состоянии, которая предусматривает изготовление тонкостенных монодисперсных структур, заполненных конденсированным водородом. Расчеты показывают, что система хранения в полых микросферах имеет лучшие характеристики по сравнению с традиционной баллонной по массе при давлениях газа больше 4,3 МПа , по габаритам при давлениях больше 26 МПа. Однако затраты на обеспечение данного метода хранения очень высоки. Водород в жидком состоянии находится в узком интервале температур: от точки кипения 20 К превращается в жидкость до точки замерзания 17 К, когда он переходит в твердое состояние. Следует отметить, что переход водорода из жидкого состояния в газообразное связан с неизбежными потерями от испарения. Из-за этого фактора система хранения требует сложных методов изоляции. Вторая группа заключается в использовании химических методов, при которых хранение водорода обеспечивается его взаимодействием с некоторыми материалами путем физических или химических процессов. Способы хранения водорода в твердой форме — это методы хранения, включающие поглощение или адсорбцию водорода другим материалом. Преимущества хранения водорода в гидриде в том, что они не требуют высоких давлений и обеспечивают высокую плотность, сравнимую с плотностью жидкого водорода. Основным недостатком этой технологии является то, что в этих материалах можно хранить лишь небольшую массу водорода. При этом для десорбции достаточно будет поднять температуру на несколько десятков градусов. Варьируя разницей температур в сравнительно небольших пределах, можно добиваться изменения давления водорода в широком диапазоне — в зависимости от поставленной задачи [3]. Существует несколько параметров эффективности способов хранения, основными из которых является процент полезной массы и процент полезного объема водорода. Стоит обратить внимание на основные проблемы транспорта и хранения водорода в сравнении с природным газом: - высокая «просачиваемость» жидкого водорода при температуре выше минус 253 градусов Цельсия вследствие малого размера его молекул; - охрупчивание и разрушение металлов под воздействием атомарного водорода; - взрывопожароопасность, возникающая при смешивании водорода с кислородом. Все эти проблемы дают начало исследованию новых способов транспортировки и хранения, а также разработке и применению новых технологий и материалов. Решением проблемы могут послужить армированные пластиковые трубопроводы — перспективная альтернатива стальным трубопроводам по техническим и экономическим характеристикам. Данная модель трубы состоит из нескольких слоев: внутренней стороной является непроницаемый лейнер, далее идет защитное покрытие, после чего устанавливаются два промежуточных слоя и завершающими являются внешние барьерный слой и защитное покрытие. Для изготовления лейнеров могут применяться различные полимерные материалы, такие как полиэтилен, полиамид. Водородопроницаемость этих материалов определяет объем утечек водорода из трубопровода. Таким образом, в данной статье были определены основные перспективы и сложности в развитии водородной энергетики, а также проанализированы оптимальные способы транспорта и хранения водорода. В настоящее время объемы транспортировки и потребления водорода не такие большие, и на исследование новых технологий нужны крупные капитальные вложения.
Хранение водорода (получение и хранение)
Патент RU2125537C1: Способ предназначен для хранения газов и может быть использован в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. 2. Подземный способ крупномасштабного хранения газообразного водорода в непроницаемых породах является экономически эффективным по сравнению с наземными металлическими. Это означает, что в будущем полимер может быть использован для создания пластиковых контейнеров для водорода, которые можно носить в кармане.