Группа студентов из Дананга использовала металлогидридные материалы и методы нагрева для осуществления процесса зарядки и разрядки водорода, создав устройство, способное хранить более 20 г газообразного водорода.
Исследование проводилось Во Ду Динем, Ле Ань Ваном, Лам Дао Нхоном, Нгуеном Хунг Тамом и Май Дук Хунгом с кафедры автомобильной механики факультета машиностроения Университета технического образования - Университета Дананга с октября 2023 года. Продукт ориентирован на технологию хранения энергии на основе твердого водорода, применяемую в системах управления энергопотреблением и экологически чистом транспорте.
Изделие состоит из двух основных частей: водородного бака со вспомогательными деталями и интеллектуальной системы управления. Принцип работы резервуара основан на реакции между металлическим магнием в резервуаре и водородом, в результате которой образуется соединение гидрида магния (MgH₂). При нагревании до 250-350°С наводороживание происходит в условиях давления выше 1 бара. Наоборот, выделение водорода происходит при давлении ниже 1 бар.
С интеллектуальной системой, включающей микроконтроллер и датчики, которые отслеживают и контролируют температуру и давление. Это обеспечивает эффективную и безопасную работу системы во время фазового перехода водородного аккумулятора.
По словам руководителя группы Во Ду Диня, в настоящее время существуют три технологии хранения водорода: в виде сжатого газа, сжиженного газа и твердого вещества. В сжатом виде водород хранится в баллонах высокого давления, составляющего от 350 до 700 бар (5000–10 000 фунтов на кв. дюйм). В жидком виде водород охлаждается до -253°C до жидкого состояния, затем хранится в изолированных резервуарах. В твердой форме водород хранится в соединениях гидридов металлов или других абсорбирующих материалах, таких как металлоорганические каркасы (МОК), углеродные нанотрубки…
По словам Диня, каждый метод хранения имеет свои преимущества и недостатки. Таким образом, выбор технологии зависит от цели использования, например, транспортировки, статического хранения или мобильных приложений... с учетом стоимости, производительности и факторов безопасности.
Группа оценки заявила, что проблема хранения водорода требует сложных и дорогостоящих технологий для обеспечения безопасности и производительности. Из-за отсутствия поддерживающей инфраструктуры и низкой экономической эффективности это является серьезным препятствием для широкого применения водорода в качестве чистого источника энергии.
В ходе исследований участники группы хотят создать твердое устройство для хранения водорода, поскольку эта технология безопасна и менее склонна к возгоранию или взрыву. Эта технология упрощает хранение, поскольку не требует чрезвычайно высокого давления или чрезвычайно низких температур, как при хранении газа или сжиженного газа.
Теоретически продукт команды может хранить материалы, а после реакции он будет производить максимум 20,74 г газообразного водорода. По словам Диня, это приблизительная цифра из-за ограниченности исследовательских возможностей и отсутствия специализированного оборудования, поэтому фактический объем еще не определен.
Специализированная группа по проектированию резервуаров в соответствии с вьетнамскими стандартами и правилами для сосудов высокого давления. При возникновении непредвиденных проблем во время работы устройства система косвенного нагрева отключает все источники тепла и возвращается в нормальное состояние для обеспечения безопасности.
Доктор Буй Ван Хунг, преподаватель факультета машиностроения Университета технического образования Дананга, оценил, что исследования группы находятся только на стадии поиска подходящих материалов для хранения, способных поглощать и выделять водород. Команда также построила имитационную модель для моделирования емкости и условий хранения этого топлива.
По его оценкам, масса водорода в продукте группы составляет около 20 г, что эквивалентно примерно 0,66 кВт·ч, что довольно мало. Этот уровень мощности подходит для небольших устройств или экспериментов, но недостаточен для работы транспортных средств, таких как автомобили или промышленное оборудование, в течение длительного времени.
Чтобы увеличить количество хранимого водорода, доктор Хунг предложил группе найти сплавы или материалы, которые могут поглощать больше водорода, не увеличивая при этом слишком большую массу материала. Однако для некоторых материалов с высокой плотностью хранения водорода требуются условия и среды, которые затрудняют фазовый переход между зарядом и разрядом. Он сказал, что на основе этого исследования группе необходимо в ближайшем будущем провести больше испытаний материалов, которые трудно поддаются фазовому изменению.
По данным интеллектуальной собственности и инноваций
Комментарий (0)