Da Nang: Studenten entwickeln Wasserstoffspeicher

Eine Gruppe von Studenten aus Da Nang verwendete Metallhydridmaterialien und Heiztechniken, um den Wasserstoff-Lade- und Entladevorgang durchzuführen und schuf so ein Gerät, das mehr als 20 g gasförmigen Wasserstoff speichern kann.

Die Forschung wurde ab Oktober 2023 von Vo Du Dinh, Le Anh Van, Lam Dao Nhon, Nguyen Hung Tam und Mai Duc Hung, Abteilung für Fahrzeugmechanik, Fakultät für Maschinenbau, University of Technical Education – Universität Danang, durchgeführt. Das Produkt zielt auf die Energiespeichertechnologie für festen Wasserstoff ab, die in Energiemanagementsystemen und umweltfreundlichem Transport angewendet wird.

Das Produkt besteht aus zwei Hauptteilen: einem Wasserstofftank mit Zusatzteilen und einem intelligenten Steuerungssystem. Das Funktionsprinzip des Tanks basiert auf der Reaktion zwischen Magnesiummetall im Tank und Wasserstoff zur Bildung einer Magnesiumhydridverbindung (MgH₂). Bei einer Erhitzung auf 250–350 °C erfolgt die Wasserstoffbeladung unter Druckbedingungen über 1 bar. Umgekehrt erfolgt die Wasserstofffreisetzung bei Drücken unter 1 bar.

Mit intelligentem System inklusive Mikrocontroller und Sensoren, die Temperatur und Druck überwachen und regeln. Dadurch wird ein effizienter und sicherer Betrieb des Systems während des Phasenübergangs der Wasserstoffspeicherverbindung gewährleistet.

Laut Teamleiter Vo Du Dinh gibt es derzeit drei Wasserstoffspeichertechnologien in Form von Druckgas, Flüssiggas und Feststoff. In Form eines komprimierten Gases wird Wasserstoff in Hochdrucktanks mit einem Druck von 350 bis 700 bar (5.000–10.000 psi) gespeichert. In flüssiger Form wird Wasserstoff auf -253 °C abgekühlt, bis er flüssig ist, und dann in isolierten Tanks gespeichert. In fester Form wird Wasserstoff in Metallhydridverbindungen oder anderen absorbierenden Materialien wie Metallorganischen Gerüstverbindungen (MOFs), Kohlenstoffnanoröhren usw. gespeichert.

Laut Dinh hat jede Speichermethode unterschiedliche Vor- und Nachteile. Daher hängt die Wahl der Technologie vom Verwendungszweck ab, beispielsweise Transport, statische Lagerung oder mobile Anwendungen, unter Berücksichtigung von Kosten-, Leistungs- und Sicherheitsfaktoren.

Das Bewertungsteam sagte, dass die Herausforderung der Wasserstoffspeicherung komplexe und kostenintensive Technologien erfordere, um Sicherheit und Leistung zu gewährleisten. Aufgrund der fehlenden unterstützenden Infrastruktur und der geringen Wirtschaftlichkeit stellt dies ein großes Hindernis für die breite Anwendung von Wasserstoff als saubere Energiequelle dar.

Im Rahmen ihrer Forschungsarbeiten wollen die Mitglieder der Gruppe ein Gerät zur Speicherung von festem Wasserstoff entwickeln, da diese Technologie sicher ist und weniger wahrscheinlich Brände oder Explosionen verursacht. Diese Technologie ermöglicht eine einfachere Speicherung, da sie keine extrem hohen Drücke oder extrem niedrigen Temperaturen erfordert wie die Speicherung von Gas oder Flüssiggas.

Theoretisch kann das Produkt des Teams Materialien speichern und nach der Reaktion eine maximale Menge von 20,74 g gasförmigem Wasserstoff erzeugen. Laut Dinh handelt es sich dabei um eine Schätzung, da die Forschungsmöglichkeiten begrenzt sind und es an Spezialausrüstung mangelt. Die tatsächliche Menge steht daher noch nicht fest.

Spezialisiertes Tankdesignteam gemäß vietnamesischen Standards und Vorschriften für Druckbehälter. Wenn während des Gerätebetriebs unerwartete Probleme auftreten, schaltet das indirekte Heizsystem alle Wärmequellen ab und kehrt in den Normalzustand zurück, um die Sicherheit zu gewährleisten.

Dr. Bui Van Hung, Dozent an der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Da Nang, schätzte, dass sich die Forschung der Gruppe erst in der Phase befinde, in der geeignete Speichermaterialien zur Aufnahme und Abgabe von Wasserstoff gefunden werden müssten. Das Team erstellte außerdem ein Simulationsmodell, um die Speicherkapazität und die Bedingungen dieses Brennstoffs zu simulieren.

Er schätzte, dass die Wasserstoffmasse im Produkt der Gruppe auf etwa 20 g geschätzt wird, was etwa 0,66 kWh entspricht, was ziemlich wenig ist. Diese Leistungsstufe ist für kleine Geräte oder Experimente geeignet, reicht jedoch nicht aus, um Fahrzeuge wie Autos oder Industrieanlagen über längere Zeit zu betreiben.

Um die Menge des gespeicherten Wasserstoffs zu erhöhen, schlug Dr. Hung vor, dass die Gruppe Legierungen oder Materialien finden sollte, die mehr Wasserstoff aufnehmen können, ohne die Masse des Materials zu sehr zu erhöhen. Einige Materialien mit hoher Wasserstoffspeicherdichte erfordern jedoch Bedingungen und Umgebungen, die den Phasenübergang zwischen Laden und Entladen erschweren. Er sagte, dass die Gruppe auf der Grundlage dieser Forschung in naher Zukunft weitere Tests an Materialien durchführen müsse, bei denen ein Phasenwechsel schwierig sei.

Nach dem Gesetz über geistiges Eigentum und Innovation

Quelle: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/da-nang-sinh-vien-tao-ra-thiet-bi-luu-tru-hydrogen/20241022085643255