Дослідники з Університету Лунда у Швеції розробили інноваційну автомобільну паливну систему, яка працює в циклічному режимі, мінімізуючи викиди парникових газів. У цій системі використовується унікальна рідина, яка в поєднанні з твердим каталізатором перетворюється на водневе паливо для автомобіля. Після використання відпрацьована рідина видаляється з бака автомобіля та заряджається воднем, роблячи його готовим до повторного використання. Цей процес утворює замкнуту систему, яка значно зменшує вплив на навколишнє середовище.
У двох дослідницьких статтях дослідники з Лунда продемонстрували, що 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.
Звернення до впливу клімату та дослідження водню
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 складно працювати, тому ми розглядаємо рідке паливо, заряджене воднем, яке можна подавати через насос, загалом подібно до того, що відбувається на сьогоднішніх автозаправних станціях», — каже Ола 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 використанням рідини, «зарядженої» воднем. Рідина прокачується через твердий каталізатор, який витягує водень. Це можна використовувати в паливному елементі, який перетворює хімічне паливо в електрику, тоді як «відпрацьована» рідина переносить в інший резервуар. Єдиним викидом є вода.
Заправка та великосерійне виробництво
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 Ола Вендт.
Дослідники також обчислювали, чи можливо використовувати паливо для більших транспортних засобів, таких як автобуси, вантажівки та літаки.
«З великими баками, які вони мають, можна було б подолати майже таку ж відстань, як і з баком дизеля. Ви також перетворите приблизно на 50 відсотків більше енергії порівняно зі стисненим воднем», — каже Ола Вендт.
Компоненти та виклики
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.
«Але ми підрахували, що вам потрібно близько двох грамів іридію на автомобіль. Це можна порівняти з сучасними каталітичними нейтралізаторами для очищення вихлопних газів, які містять близько трьох грамів платини, паладію та родію, які також є дорогоцінними металами», – каже Ола Вендт.
Це технічне рішення, засноване на фундаментальних дослідженнях. Якби було прийнято рішення вийти на готовий продукт, Ола Вендт вважає, що концепція може бути готова через десять років – за умови, що вона буде економічно життєздатною та якщо є інтерес 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 і виробляється з природного газу. Побічним продуктом є вуглекислий газ. З точки зору навколишнього середовища, ідея виробництва водню для сталі, акумуляторів і палива є безглуздою, якщо це робиться з використанням природного газу», – каже Ола Вендт, але він пояснює, що зараз проводиться багато досліджень щодо того, наскільки «екологічним» водень» можна отримати шляхом розщеплення води на водень і кисень за допомогою відновлюваної енергії.
У той же час Ола Вендт 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 жодних шансів конкурувати з тим, що ви просто викопуєте з-під землі, де транспорт є чи не єдиною ціною, як у випадку з викопним паливом», – підсумовує він.