استخدمت مجموعة من الطلاب من مدينة دا نانغ مواد هيدريد معدنية وتقنيات التسخين لإجراء عملية شحن وتفريغ الهيدروجين، ما أدى إلى إنشاء جهاز يمكنه تخزين أكثر من 20 جرامًا من الهيدروجين الغازي.
أجرى البحث فو دو دينه، ولي آنه فان، ولام داو نون، ونجوين هونغ تام، وماي دوك هونغ، قسم ميكانيكا السيارات، كلية الهندسة الميكانيكية، جامعة التعليم التقني - جامعة دانانج من أكتوبر 2023. يهدف المنتج إلى تقنية تخزين طاقة الهيدروجين الصلبة، وتطبيقها في أنظمة إدارة الطاقة والنقل الأخضر.
تم تصميم المنتج مع جزأين رئيسيين: خزان الهيدروجين مع الأجزاء المساعدة ونظام التحكم الذكي. يعتمد مبدأ تشغيل الخزان على التفاعل بين معدن المغنيسيوم الموجود في الخزان والهيدروجين لإنشاء مركب هيدريد المغنيسيوم (MgH₂). عند تسخينه عند درجة حرارة تتراوح بين 250-350 درجة مئوية، يحدث شحن الهيدروجين تحت ظروف ضغط أعلى من 1 بار. وعلى العكس من ذلك، يحدث إطلاق الهيدروجين عند ضغوط أقل من 1 بار.
مع نظام ذكي يشمل متحكم دقيق وأجهزة استشعار لمراقبة والتحكم في درجة الحرارة والضغط. ويضمن هذا التشغيل الفعال والآمن للنظام أثناء انتقال الطور لمركب تخزين الهيدروجين.
وقال قائد الفريق فو دو دينه، إن هناك حاليا ثلاث تقنيات لتخزين الهيدروجين في شكل غاز مضغوط وغاز مسال وغاز صلب. في صورة غاز مضغوط، يتم تخزين الهيدروجين في خزانات ذات ضغط عالي، يتراوح من 350 إلى 700 بار (5000-10000 رطل/بوصة مربعة). في شكله السائل، يتم تبريد الهيدروجين إلى -253 درجة مئوية إلى الحالة السائلة، ثم يتم تخزينه في خزانات معزولة. في شكله الصلب، يتم تخزين الهيدروجين في مركبات هيدريد معدنية أو مواد ماصة أخرى مثل الأطر العضوية المعدنية (MOFs)، وأنابيب الكربون النانوية...
وفقا لدينغ، فإن كل طريقة تخزين لها مزايا وعيوب مختلفة. لذلك فإن اختيار التكنولوجيا يعتمد على غرض الاستخدام مثل النقل أو التخزين الثابت أو التطبيقات المحمولة... مع الأخذ بعين الاعتبار عوامل التكلفة والأداء والسلامة.
وقال فريق التقييم إن التحدي في تخزين الهيدروجين يتطلب تقنيات معقدة وعالية التكلفة لضمان السلامة والأداء. ونتيجة لعدم وجود البنية التحتية الداعمة وانخفاض الكفاءة الاقتصادية، فإن هذا يشكل عائقا كبيرا أمام الاستخدام الواسع النطاق للهيدروجين كمصدر للطاقة النظيفة.
في بحث المجموعة، يريد الأعضاء إنشاء جهاز تخزين الهيدروجين الصلب لأن هذه التكنولوجيا آمنة وأقل عرضة للتسبب في حريق أو انفجار. وتسمح هذه التقنية بتخزين أسهل لأنها لا تتطلب ضغوطًا عالية للغاية أو درجات حرارة منخفضة للغاية كما هو الحال مع تخزين الغاز أو الغاز المسال.
من الناحية النظرية، يمكن لمنتج الفريق تخزين المواد، وبعد التفاعل، سوف ينتج إنتاجًا أقصى يبلغ 20.74 جرامًا من الهيدروجين الغازي. وقال دينه إن هذا العدد تقديري بسبب الإمكانيات البحثية المحدودة ونقص المعدات المتخصصة، وبالتالي فإن الحجم الفعلي لم يتم تحديده بعد.
فريق متخصص في تصميم الخزانات وفقًا للمعايير واللوائح الفيتنامية الخاصة بأوعية الضغط. عند حدوث مشاكل غير متوقعة أثناء تشغيل الجهاز، يقوم نظام التدفئة غير المباشرة بإيقاف تشغيل جميع مصادر الحرارة ويعود إلى الحالة الطبيعية لضمان السلامة.
وأكد الدكتور بوي فان هونغ، المحاضر في كلية الهندسة الميكانيكية بجامعة التعليم التقني - جامعة دا نانغ، أن أبحاث المجموعة وصلت فقط إلى مرحلة العثور على مواد تخزين مناسبة قادرة على امتصاص وإطلاق الهيدروجين. كما قام الفريق ببناء نموذج محاكاة لمحاكاة سعة تخزين هذا الوقود وظروفه.
وقدر أن كتلة الهيدروجين في منتج المجموعة تقدر بنحو 20 جراما، أي ما يعادل نحو 0.66 كيلووات ساعة، وهو ما يعتبر منخفضا للغاية. يعد هذا المستوى من الطاقة مناسبًا للأجهزة الصغيرة أو التجارب، ولكنه غير كافٍ لتشغيل المركبات مثل السيارات أو المعدات الصناعية لفترات طويلة من الزمن.
ولزيادة كمية الهيدروجين المخزنة، اقترح الدكتور هونغ أن تعمل المجموعة على إيجاد سبائك أو مواد قادرة على امتصاص كمية أكبر من الهيدروجين دون زيادة كتلة المادة كثيراً. ومع ذلك، فإن بعض المواد ذات الكثافة العالية لتخزين الهيدروجين تتطلب ظروف وبيئات تجعل حدوث انتقال الطور بين الشحن والتفريغ أكثر صعوبة. وقال إنه بناءً على هذا البحث، تحتاج المجموعة إلى إجراء المزيد من الاختبارات على المواد التي يصعب تغيير طورها في المستقبل القريب.
وفقًا للملكية الفكرية والابتكار
تعليق (0)