По мере того, как мир стремится к постепенному отказу от автомобилей и грузовиков, работающих на ископаемом топливе, исследуются более экологичные альтернативные технологии, такие как транспортные средства с электроприводом.
Еще одна «зеленая» технология с большим потенциалом – водородная энергия.
Однако основным препятствием были размер, сложность и стоимость топливных систем – до сих пор.
Международная группа исследователей, возглавляемая профессором Дэвидом Антонелли из Ланкастерского университета, обнаружила новый материал, сделанный из гидрида марганца, который предлагает решение. Новый материал будет использоваться для изготовления молекулярных сит в топливных баках, которые хранят водород и работают вместе с топливными элементами в «системе», работающей на водороде.
Материал, получивший название KMH-1 (кубасский марганцевый гидрид-1), позволит проектировать резервуары, которые намного меньше, дешевле, удобнее и энергоемче, чем существующие технологии водородного топлива, и значительно превосходят по производительности автомобили с батарейным питанием.
Профессор Антонелли, заведующий кафедрой физической химии в Ланкастерском университете, который исследовал эту область более 15 лет, сказал: «Стоимость производства нашего материала настолько низка, а плотность энергии, которую он может хранить, намного выше, чем у лития. ионный аккумулятор, что мы могли бы увидеть системы водородных топливных элементов, которые стоят в пять раз меньше, чем литий-ионные батареи, а также обеспечивают гораздо больший радиус действия – потенциально позволяя поездки примерно в четыре или пять раз дольше между заправками."
В материале используется химический процесс, называемый кубасским связыванием. Этот процесс позволяет хранить водород, удаляя атомы водорода внутри молекулы H2, и работает при комнатной температуре.
Это устраняет необходимость расщеплять и связывать связи между атомами, процессы, требующие высоких энергий и экстремальных температур, а также сложное оборудование для доставки.
Материал KMH-1 также поглощает и накапливает любую избыточную энергию, поэтому внешнее тепло и охлаждение не требуются. Это очень важно, потому что это означает, что охлаждающее и нагревательное оборудование не нужно использовать в транспортных средствах, в результате чего системы могут быть гораздо более эффективными, чем существующие конструкции.
Сито абсорбирует водород под давлением около 120 атмосфер, что меньше, чем у обычного акваланга.
Затем он выпускает водород из бака в топливный элемент, когда давление сбрасывается.
Эксперименты исследователей показывают, что этот материал может позволить хранить в четыре раза больше водорода в том же объеме, что и существующие технологии водородного топлива. Это отлично подходит для производителей транспортных средств, поскольку дает им гибкость при проектировании транспортных средств с увеличенным радиусом действия до четырех раз или позволяет уменьшить размер резервуаров до четырех раз.
Хотя транспортные средства, в том числе легковые и грузовые автомобили, являются наиболее очевидным применением, исследователи полагают, что у KMH-1 есть много других приложений.
«Этот материал также можно использовать в портативных устройствах, таких как дроны, или в мобильных зарядных устройствах, чтобы люди могли совершать недельные походы без необходимости подзаряжать свои устройства», – сказал профессор Антонелли. «Настоящее преимущество, которое это дает, – это ситуации, когда вы ожидаете, что будете отключены от сети в течение длительного периода времени, например, дальние поездки на грузовиках, дроны и робототехника. Его также можно использовать для управления домом или отдаленным районом от топливного элемента."
Технология была лицензирована Университетом Южного Уэльса дочерней компании под названием Kubagen, принадлежащей профессору Антонелли.