Strona główna Aktualności
Technologie

Wodór w proszku - paliwo przyszłości

25.04.2014 Technologie

Wizualizacja struktury atomowej borowodorku itru (itr niebieski, bor brązowawy, wodór szary). Foto: Zbigniew Łodziana

Z litra niepozornego proszku można uzyskać dwa razy więcej wodoru niż zawiera litr wodoru skroplonego. Być może wodór - który w przyszłości ma szanse zastąpić tradycyjne paliwa - mógłby być magazynowany w borowodorkach metali lekkich - mają nadzieję naukowcy z polsko-szwajcarskiego zespołu.

Prof. Zbigniew Łodziana z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie wyjaśnia w rozmowie z PAP, że zamiast tradycyjnych źródeł energii - takich jak paliwa kopalne czy paliwo jądrowe, których zasoby wciąż się kurczą - w przyszłości zapewne coraz częściej korzystać będziemy z tzw. strumieni energii, dostępnych tylko raz na jakiś czas. Bo np. energię słoneczną pozyskiwać możemy tylko w dzień, a wiatrową - w wietrzne dni. Tak pozyskaną energię trzeba będzie umieć magazynować, by móc ją wykorzystać we właściwym czasie. Naukowcy poszukują więc coraz skuteczniejszych metod przechowywania energii.

 

Zespół prof. Łodziany z IFJ PAN wspólnie z naukowcami ze szwajcarskiego instytutu Empa pracuje nad skuteczniejszymi metodami magazynowania wodoru, a także nad nową generacją akumulatorów. Okazuje się, że w obu tych zadaniach przydatne mogą się okazać borowodorki metali lekkich, np. litu, magnezu, glinu czy itru.

 

Wodór jest bardzo atrakcyjnym materiałem, z którego można uzyskiwać energię. To bardzo lekki gaz, który spalając się wydziela jedynie ciepło oraz wodę. Dodatkowo - jak informuje prof. Łodziana - wodór posiada największą gęstość energii na jednostkę masy (lepsze okazują się tu tylko materiały nuklearne) - z 1 kg wodoru można uzyskać ok. 33 kWh. Poza tym otrzymywanie wodoru nie jest skomplikowane (choć na razie jest zbyt drogie i nieefektywne energetycznie ) - dwa atomy tego pierwiastka znajdują się przecież w każdej cząsteczce zwykłej wody. Można go z niej uwolnić poprzez elektrolizę - przyłożenie napięcia - np. z ogniwa słonecznego.

 

Problemem jest to, jak przechowywać wodór tak, by zajmował jak najmniej miejsca. Bo w normalnych warunkach w pojemniku o objętości jednego litra zmieści się zaledwie 0,1 g tego gazu. Aby skuteczniej upakować wodór, można go sprężyć, czy nawet skroplić (w temperaturze poniżej -250 st. C). Jednak i ten sposób nie jest optymalny - okazuje się, że wodór efektywniej można magazynować, kiedy wchodzi w skład związków chemicznych. Wtedy jego atomy mogą wypełnić przestrzeń znacznie efektywniej.

 

Takimi związkami są borowodorki metali lekkich. Mają one postać kryształków - białego proszku. Kiedy jednak podgrzeje się je do temperatury 300-400 st., uwalniany jest z nich wodór. Okazuje się, że z 1 litra proszku można uwolnić dwa razy więcej wodoru niż z 1 litra skroplonego wodoru. Proszek ten jest też o wiele bezpieczniejszy w stosowaniu niż sprężony gaz. Reakcja chemiczna, do której dochodzi w badanym materiale, jest odwracalna - w jej wyniku powstaje substancja (również ma ona postać proszku), którą w odpowiednich warunkach (wysoka temperatura i bardzo wysokie ciśnienie wodoru) można znów nasycić wodorem. Zdaniem badacza z IFJ PAN byłby to materiał wielorazowego użytku. Jeśli borowodorki stosowane by były w pojazdach, zamiast butli na wodór, zużyty materiał można byłoby oddawać do odpowiednich zakładów, gdzie byłyby odnawiany.

 

Wodór stanowi 20 proc. masy proszku, ale nie cały udaje się odzyskać. Z 10 g proszku można uzyskać do 1,5 g wodoru. "To wystarczająco dużo, by prowadzić badania nad tymi materiałami" - zaznacza prof. Łodziana. Wyjaśnia, że borowodorki metali lekkich badane są od wielu lat. Naukowcy z IFJ PAN - za pomocą symulacji komputerowych i badań teoretycznych - szukają sposobów, by uwalniać wodór z borowodorków w znacznie niższych temperaturach, a także jak sprawić, by ponowne "wpompowanie" wodoru do związku było prostsze (nie wymagało tak dużego ciśnienia). "Próbujemy zrozumieć, jakie własności wiązań chemicznych są odpowiedzialne za stabilność związku" - mówi badacz. Naukowcy ze Szwajcarii w ramach projektu prowadzą badania eksperymentalne i syntetyzują związki. Prof. Łodziana spodziewa się, że poszukiwany efekt można uzyskać, wypracowując właściwą mieszankę różnych borowodorków.

 

Borowodorki metali lekkich mogą też znaleźć inne zastosowanie niż magazynowanie wodoru. Być może będą użyte do konstrukcji akumulatorów nowej generacji, w których nie byłyby konieczne ciekłe elektrolity. "Każdy akumulator w samochodzie czy telefonie składa się z dwóch elektrod i materiału pomiędzy nimi, który przewodzi prąd elektryczny w postaci jonów, ale nie przewodzi prądu elektrycznego w postaci elektronów" - opowiada prof. Łodziana i dodaje, że na razie stosuje się tam ciekłe elektrolity. W akumulatorach samochodowych elektrolitem jest kwas siarkowy, a w bateriach litowo-jonowych - roztwory przewodzące jony litu. Naukowcy chcieliby jednak opracować bezpieczniejsze akumulatory - nie zawierające cieczy. One w razie wypadku nie doprowadzałyby do zwarcia pomiędzy elektrodami akumulatora i nie groziłyby wybuchem. Zespół prof. Łodziany bada, czy właściwości borowodorków lekkich metali można na tyle poprawić, by można je było stosować w bateriach.

 

Badania realizowane są w ramach Polsko-Szwajcarskiego Programu Badawczego.

 

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

 

lt/ ula/

Tagi: ifj pan , fizyka , paliwo , wodór

Pojemnik z LiBH4 - borowodorkiem litu. W pojemniku jest 100g LiBH4. Można z niego w praktyce uzyskać ok. 15 g wodoru, czyli ok. 150 litrów gazu. Foto: dr Arndt Remhof (EMPA, Szwajcaria)

Podziel się
Ocena: 0 głosów

Logowanie



Nie pamiętam hasła

Rejestracja

Komentarze: 1
Skomentuj Zobacz wszystkie   Dyskutuj na forum

Uwaga Redakcje!

Wszelkie materiały PAP (w szczególności depesze, zdjęcia, grafiki, pliki video) zamieszczone w serwisie "Nauka w Polsce" chronione są przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych.

 

PAP S.A. zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - www.naukawpolsce.pap.pl. W przypadku portali społecznościowych prosimy o umieszczenie jedynie tytułu i leadu naszej depeszy z linkiem prowadzącym do treści artykułu na naszej stronie, podobnie jak to jest na naszym profilu facebookowym. 

 

Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów video.

 

Informacje tekstowe z kategorii "Świat" można pozyskać odpłatnie abonując Serwis Nauka i Zdrowie PAP. Serwis ten zawiera ponadto wiele innych najnowszych doniesień naukowych z zagranicy oraz materiałów dotyczących szeroko rozumianej problematyki zdrowotnej. 

 

Informacje na temat warunków umowy można uzyskać w Dziale Sprzedaży i Obsługi Klienta PAP, tel.: (+48 22) 509 22 25, e-mail:  pap@pap.pl

 

Informacje o przedruku artykułów z Serwisu Nauka w Polsce, prośby o patronaty medialne, informacje o prowadzonych badaniach, organizowanych konferencjach itd., prosimy przesyłać na adres: naukawpolsce@pap.pl

 

 

Najpopularniejsze materiały

więcej

Książka

Skrawki z pradziejów Nowej Huty Skrawki z pradziejów Nowej Huty

Czym jest "archeologiczne UFO"? Dlaczego średniowieczne arabskie monety znajdowane w Polsce można określić mianem "euro"? Jak wyglądały domy pierwszych Słowian? - na te i wiele innych pytań odpowiada książka "Prastara Nowa Huta" autorstwa archeologa, dr. Jacka Górskiego.

Więcej

Myśl na dziś

Im mniej człowiek wie, tym łatwiej mu żyć. Wiedza daje mu wolność, ale unieszczęśliwia.
Erich Maria Remarque

Nasz blog

"Inferno": Herzog szuka ludzkiego odbicia w głębi wulkanów "Inferno": Herzog szuka ludzkiego odbicia w głębi wulkanów

Szkoda, żeby "Inferno" przeszedł bez echa. To nie jest zwykły film dokumentalny o wulkanach. To dokument Wernera Herzoga. Można być więc pewnym, że kiedy Herzog zagląda w głąb wulkanu, to znajdzie w nim nie tylko lawę, ale i odbicia tych, którzy zaglądają tam razem z nim,

Więcej

Tagi

-->