Новий каталізатор може стати рідким водневим паливом майбутнього

Дослідники з Лундського університету у Швеції досліджують автомобільне паливо, що складається з рідини, яка перетворюється на водень твердим каталізатором. Потім використана рідина зливається з резервуара та заряджається воднем, після чого її можна знову використовувати в круговій системі, яка не містить викидів парникових газів.

Дослідники з Лунда продемонстрували, що цей метод працює, і хоча це все ще фундаментальне дослідження, він має потенціал стати ефективною системою зберігання енергії в майбутньому.

«Наш каталізатор є одним із найефективніших принаймні якщо ви подивитеся на загальнодоступні дослідження», — каже Ола Вендт, професор кафедри хімії Лундського університету та один з авторів.

Висновки опубліковані в журналі Catalysis Science & Technology.

Щоб зменшити вплив на клімат, необхідно знайти альтернативні способи виробництва, зберігання та перетворення енергії з метою скорочення викидів вуглекислого газу від викопного палива. Один зі шляхів включає водень, про який багато говорять, який багато хто бачить як майбутнє рішення для зберігання енергії. Природа зберігає енергію в хімічних зв’язках, і водень містить найвищу щільність енергії по відношенню до своєї ваги.

«Однак з газом може бути важко поводитися, тому ми розглядаємо рідке паливо, заряджене воднем, яке можна доставити через насос, у спосіб, загалом подібний до того, що відбувається на сьогоднішніх автозаправних станціях», — говорить Вендт.

Концепція відома як LOHC (рідкі органічні носії водню) і не нова як така. Завдання полягає в тому, щоб знайти максимально ефективний каталізатор, який міг би витягти водень із рідини.

Система призначена для роботи з рідиною, яка «заряджена» воднем. Рідина прокачується через твердий каталізатор, який витягує водень. Це можна використовувати в паливних елементах, які перетворюють хімічне паливо в електрику, тоді як «відпрацьована» рідина переносить в інший резервуар. Єдиним викидом є вода.

Потім відпрацьовану рідину можна злити на заправній станції перед заправкою новою зарядженою рідиною. Ймовірно, це означало б масштабне виробництво речовини, яке можна порівняти з сучасними нафтопереробними заводами.

«Ми перетворили понад 99 відсотків газоподібного водню, який був присутній у рідині», — каже Вендт.

Дослідники також обчислювали, чи можливо використовувати паливо для більших транспортних засобів, таких як автобуси, вантажівки та літаки.

«З великими резервуарами, які вони мають, можна було б подолати майже таку ж відстань, як і з баком дизельного пального. Ви також перетворили б приблизно на 50 відсотків більше енергії порівняно зі стисненим воднем», — пояснює Вендт.

Використовувані рідини: ізопропанол (який є звичайним інгредієнтом для миття екрана) і 4-метилпіперидин. Це звучить занадто добре, щоб бути правдою? Так, принаймні на цей час залишається ряд проблем. По-перше, термін служби каталізатора досить обмежений. Інша – іридій, на основі якого каталізатор, – дорогоцінний метал.

Вендт застерігає: «Але ми оцінюємо, що вам потрібно приблизно два грами іридію на автомобіль. Це можна порівняти з сучасними каталітичними нейтралізаторами очищення вихлопних газів, які містять близько трьох грамів платини, паладію та родію, які також є дорогоцінними металами».

Це технічне рішення, засноване на фундаментальних дослідженнях. Якби було прийнято рішення про готовий продукт, Вендт вважає, що концепція може бути готова через десять років — за умови, що вона буде економічно життєздатною та є зацікавленість з боку суспільства.

Інша проблема полягає в тому, як виробляється водень — сьогодні більшість виробництва не є екологічно чистим. Тоді водень потрібно зберігати та транспортувати ефективним способом, що сьогодні не так просто. Існують також ризики заправки стисненим воднем. Дослідники з Лунда сподіваються вирішити це за допомогою свого методу.

«Дев’яносто вісім відсотків усього водню сьогодні є викопним, видобувається з природного газу. Побічним продуктом є вуглекислий газ. З екологічної точки зору, ідея виробництва водню для сталі, акумуляторів і палива є безглуздою, якщо це здійснюється за допомогою природний газ», — каже Вендт, але він пояснює, що зараз проводиться багато досліджень щодо того, як «зелений водень» можна отримати шляхом розщеплення води на водень і кисень за допомогою відновлюваної енергії.

В той самий час він вважає, що необхідні політичні рішення, щоб відновлювані джерела енергії та екологічно чисті альтернативи отримали належне закріплення.

«Це має бути дешевше, і для цього потрібні політичні рішення. Відновлювані джерела енергії не мають шансів конкурувати з чимось, що ви просто викопуєте з-під землі, де транспорт є майже єдиною ціною, як у випадку з викопним паливом», – підсумовує він.