Аналитика

Перспективный водородный топливный элемент в 300 раз превосходит литий-ионный аккумулятор

21 августа 2020, 09:27

При сжигании 1 кг водорода выделяется до 140 МДж энергии, что делает водород самым энергоёмким источником химической энергии. Однако плотность водорода (1 кг водорода занимает 11,2 м3 объёма) не позволяет нам на нынешнем уровне развития водородных технологий применять его как безоговорочный энергоноситель на транспорте и т.п. Даже сжиженный водород почти в 4 раза проигрывает по массогабаритным энергетическим характеристикам бензину.

Эта проблема теоретически решена в применении гидрида металлов в качестве хранилища водорода, однако пока подобные технологии находятся в экспериментальной стадии освоения.

Сегодня поговорим о перспективах использования водорода в качестве основного энергоносителя. Например, в перспективных топливных элементах.

Основной метод совершенствования водородной энергетики можно свести к увеличению плотности водорода, то есть повышения энергоёмкости на единицу занимаемого объёма.

В Фильме “Терминатор-3” источником энергии киборга модели “Т-850” являются два водородных топливных элемента, взрыв одного из которых показан в фильме. Казалось бы, обычная фантастика, но недавно всё изменилось.

Кадр из фильма “Терминатор-3”. Взрыв водородного топливного элемента. Этот отрывок можно посмотреть тут: https://www.youtube.com/watch?v=OA8Bzgmhduc

В 2017 году физики-экспериментаторы из США заявили о получении металлического водорода. Их работа подверглась критике, однако в 2019 году французскими физиками были окончательно подтверждены условия существования водорода в металлической форме.

Металлический водород получен при давлении в 5 миллионов атмосфер между алмазными наковальнями.

Металлический водород обладает многими полезными свойствами (например, сверхпроводимостью при нормальных, или близких к ним, условиях).

Металлический водород – метастабильный материал, представляющий собой компактное, эффективное и чистое топливо, которое сохраняет свои свойства при нормализации условий после его получения. Обладает энергоёмкостью в 50 раз больше, чем тротил той же массы. При этом высвобождаемая энергия не требует окисления с кислородом, а попросту выделяется при фазовом переходе из металлического состояния в обычное — газовое молекулярное.

Плотность металлического водорода сравнима с плотностью воды. Следовательно, в массогабаритных характеристиках он превосходит теплоту сгорания бензина в 5 раз. В такой водородной ячейке, массой в 1 килограмм и объёмом в 1 литр, будет запасено 216 МДж полезной энергии.

Всё это хорошо, но будем реалистами. Подтвердить условия существования металлического водорода смогли совсем недавно. А до массового его получения, например так же, как получают синтетические алмазы — ещё далеко. Однако старт положен, и к 2050 году топливные элементы на основе металлического водорода вполне могут быть распространены.

Водородная батарейка =)

Даже учитывая то, что подобный топливный элемент будет одноразовым, в габаритах стандартного элемента питания он в 300 раз превзойдёт по удельной энергоёмкости современный литий-ионный аккумулятор.

Освоение технологии производства металлического водорода является венцом всей водородной энергетики, и количество исследований, проводимых в этом направлении, будет только возрастать.

В конечном итоге, водородное будущее нависло над человечеством, и уже целые страны готовы внедрять водородные технологии в свои энергосистемы.

В заключении всего цикла статей о водородной энергетике можно резюмировать, что плюсов в применении водородной энергии всё же больше, чем минусов. Даже с учётом всех проблем и препятствий, повсеместное внедрение водородной энергетики — дело недалёкого будущего.

Уже сегодня в производстве водорода активно используются методы химического преобразования органических энергоносителей с постепенным увеличением доли прямых методов получения водорода путём электролиза.

По моему мнению, в массовом и промышленном производстве чистого водорода решающую роль сыграет атомно-водородный комплекс.

Водород с вероятностью в 99% станет самым распространённым энергоносителем к середине 21 века.

zen.yandex.ru

 

Прогноз биржевых цен на 21 августа 2020

Распечатать / отправить по email / добавить в избранное

Комментарии

ООО Информационные системы
Телефон: +7 (495) 926-82-94Тех. поддержка: support@eoil.ru