News image News image News image News image News image News image News image News image


Химики решили кормить автомобили водородными таблетками
Нанотехнологии как наука - Нанотехнологии в химии

химики решили кормить автомобили водородными таблетками

Учёные наметили ещё один вариант обеспечения автомобилей энергией, который благоприятен с экологической точки зрения и конкурентоспособен в плане экономики. И пусть перед нами лишь лабораторные опыты, не исключено, что они предвещают переход транспорта на топливо нового формата. Свежее исследование ложится в целую обойму альтернатив, родственных по сути.

Если говорить о топливной эффективности и чистоте выхлопа, то, кажется, трудно придумать что-то лучше комбинации водород – топливные элементы (ТЭ). Последние обладают КПД, намного большим, чем у ДВС. А спокойная реакция на их электродах даёт на выходе водяной пар.

И ведь, что приятно, на горизонте уже виднеется удешевление ТЭ, пока ещё заметно проигрывающих ДВС в стоимости. Так, недавно General Motors построила водородные ячейки нового поколения — более компактные, лёгкие и дешёвые, чем предыдущие образцы, а в Британии создали относительно простое водородное авто, тоже на топливных элементах. Оно демонстрирует, насколько экономичным может быть такой транспорт.

Однако остаётся открытым вопрос наилучшего способа хранения водорода на борту. H2 можно держать в сжатом виде, но такой баллон многие именуют не иначе как бомбой. Если перейти на жидкий водород, то так же не обойтись без проблем: он не может плескаться в баке слишком долго — неизбежны потери на испарение.

Пока нет ярких успехов в набивании водорода в какую-нибудь полимерную пену, приходится искать новые пути безопасной и плотной упаковки столь желанного горючего.

Почему бы не использовать соединения легчайшего элемента, но не привычные углеводороды, дающие парниковый CO2 на выходе? Инженеры и учёные уже показали на практике, что ездить можно на аммиаке, банально сжигаемом в ДВС. Учитывая, впрочем, что аммиак ядовит, — это не самый лучший вариант.

С горя специалисты пускаются на самые экзотические поиски. К примеру, японцы разработали дешёвые ТЭ на гидразине (вот уж отрава чистой воды), а также метод безопасного хранения его в машине в виде твёрдого полимера. Другие варианты снабжения авто чистой энергией включают топливную ячейку на основе борида ванадия и применение в качестве транспортного энергоносителя обыкновенного крахмала.

Но есть ещё целая группа близких видов топлива. Химические гидриды — твёрдые вещества либо жидкости, которые хранят в своём составе водород при плотности, куда более высокой, чем у водорода, сжатого до 500-700 атмосфер, или даже у жидкого.

Химические гидриды легко выпускают водород по требованию , скажем, при небольшом нагреве (до температур порядка 70-150 градусов, в некоторых случаях — выше). А такие температуры могут в виде бросового тепла предоставлять сами топливные элементы.

Одним из перспективных гидридов считается боран аммиака (ammonia borane) или боразан (borazane). Его формула: H3NBH3. При атмосферном давлении и комнатной температуре – это твёрдое соединение с плотностью 0,78 грамма на кубический сантиметр, которое содержит по весу аж 20% водорода.

Это очень высокий показатель, позволяющий, в теории, создать водородные авто с пробегом не меньшим, чем у бензиновых, и с боразановым баком , не большим по размеру, чем традиционный бензобак.

Но ключевой загвоздкой для данного вида энергоносителя (и это относится ко всем химическим гидридам) является восстановление дегидрированного (отработанного) топлива. Оно должно быть простым, а ещё — экономически и энергетически оправданным. Иначе вся затея с новым хранилищем H2 теряет смысл.

Ныне учёные из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе (Los Alamos National Laboratory), университета Алабамы (University of Alabama) и центра разработки химических средств хранения водорода министерства энергетики США (DOE Hydrogen Program — Chemical Hydrogen Storage Center of Excellence) нашли интересное решение.

Они открыли, что одна из форм отработанного боразана — полимер полиборазилен (polyborazylene) — может быть обращён обратно в боран аммиака при помощи ряда недорогих реагентов и скромной порции энергии. Причём весь набор реакций может полностью проходить в одной ёмкости.

И это открывает возможность для крупномасштабной промышленной переработки полиборазилена, позволяющей замкнуть круг. (Детали исследования изложены в статье в Angewandte Chemie.)

Сходный подход к решению проблемы хранения водорода применяют и создатели аммиачных таблеток — специалисты датской компании Amminex. Материал, из которых состоят эти таблетки, назван AdAmmine.

AdAmmine получается путём экспозиции аммиака в присутствии солей типа MCl2 (где M — магний, кальций и некоторые другие металлы). Аммиак реагирует с солями, образуя сложный комплекс наподобие Mg(NH3)6Cl2.

Это совершенно безопасный в обращении (можно брать в руки), довольно стабильный твёрдый материал, который содержит большое количество водорода на единицу объёма (порядка 110 граммов на литр) и веса (более 9%) и выпускает его при нагреве.

Время, прошедшее с момента изобретения AdAmmine, даром не прошло. Компания наладила выпуск различных по размеру и составу его вариаций (Hydrammine), проработала вопросы использования своих таблеток в качестве источника топлива для ТЭ разных типов (высокотемпературных твёрдооксидных, например, или, скажем, ТЭ, потребляющих напрямую аммиак, выпускаемый такими зарядами ).

Также Amminex разработала технологию очистки выхлопа обычных моторов от оксидов азота при помощи добавки в него толики аммиака из картриджа с Адаммином (он вступает в реакцию с оксидами, преобразуя их в азот и воду).

В общем, как и боразан, солевые таблетки со спрятанным в них водородом могут оказаться интересным вариантом для питания транспорта будущего. Не зря технологическая ассоциация European Tech Tour нынешним летом включила Amminex в список Топ-24 европейских компаний, разрабатывающих самые многообещающие зелёные технологии.

На этом поиски не заканчиваются. Различные группы учёных экспериментируют с упаковкой водорода в соединения и комплексы, основанные на литии, магнии и боре. Всё идёт к тому, что кто-то первым решится показать в работе автомобиль, который заряжается картриджами с твёрдым топливом, дышащим водородом.

Если разделять оптимизм учёных из Лос-Аламоса, повторная переработка таких картриджей со временем окажется вполне конкурентоспособной отраслью, а значит — бензоколонки могут уступить место станциям по продаже брикетов с Адаммином или всё тем же бораном аммиака. содержит в связанном виде 0,5 литра водорода (фото Pacific Northwest National Laboratory).

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Применение нанотехнологий

О спиновых кубитах (новости нанотехнолог

News image

Электронные спины рассматриваются как вероятные кандидаты в носители квантовой информации. Логические состояния спинового кубита «0» и ...

Водные процедуры с полимерными наношарик

News image

Полистирол в быту является в разных формах. Коробочки для компакт-дисков, стаканчики для йогурта и материалы дл...

Нанотехнологии в пламени свечи

News image

Углеродные наночастицы (CNP) являются побочным продуктом производства углеродных нанотрубок (CNT). Однако и они могут оказаться по...

Наночастицы в сточных водах

News image

Малоугловое нейтронное рассеяние выявило зависимость дальнейшей судьбы наночастицы от наличия или отсутствия у не...

Опасна ли для здоровья нанопыль карбида

News image

Исследователи из Дрезденского технического университета, Лейпцигского центра им. Гельмгольца по проблемам окружающей среды и Фраунгоферовского ин...

Мультфильм о нанотехнологиях и ... СМЕША

News image

Известный мультсериал Смешарики пополнился новым фильмом Спасение улетающих . В фильме показано, ка...

Запуск Большого Адронного Коллайдера

News image

Сегодня, на границе Швейцарии и Франции учёные намерены запустить самый крупный из когда-либо существовавших ускоритель эл...

Космические каскады. Трехкаскадные арсен

News image

В космических аппаратах применяют два вида солнечных батарей – кремниевые и арсенид-галлиевые на германиевой подложке. Пе...

Новости нанотехнологий

Кремниевые нанотрубки выращивают без применения золота

Кремниевые нанопроволоки помогут уменьшить размеры микрочипов. Ученые из Института Физики микроструктур Макса Планка в Галле впервые разработали нанопроволоки на кре...

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из графена желаемой формы оказалась подвластна капелькам воды – о пластичности графеновых наноструктур сообщают химики из...

Влияние полярности электрического поля на рост вертикал

Одно из наиболее перспективных направлений использования углеродных нанотрубок (УНТ) связано с разработкой холодных полевых эмиттеров на их основе. Уникальные особенности та...

Наноальтернатива таблеткам

  Одним из первых медицинских применений нанотехнологии стало разработанное учеными из США быстродействующее лекарство от импотенции, которое сможет соперничать таблетками Частицы препарата ...

Композиты медицинские «MBM — ЛН»

Справка о применении в клинической практике композитного материала «MBM — ЛН» Композитный материал «MBM — ЛН» представляет собой ткань черного цвета. Развитая по...

More in: Технологии, Наноматериалы, Наномедицина, НаноТехника , Новости

Популярные заметки:

Космический лифт и нанотехнологии

От фантастики к реальности КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ - это лента, один конец которой присоединен к поверхности Земли, а другой находится на...

Ученые слепили самого маленького в мире снеговика

Фигурка получилась высотой всего в одну сотую миллиметра – впятеро меньше толщины человеческого волоса. Как правило, дети состязаются друг с другом в ...

Бактерии приводят в движение крошечные наномеханизмы

Шестерни в миллион раз более массивные, чем бактерии , говорит главный исследователь Игорь Аронсон. Возможность использовать и контролировать эне...

Высокие требования к энергоэффективным решениям

Химический концерн «Халфрид» — группа предприятий, созданная в 2008 году под эгидой промышленного внедрения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в сфере на...

Новый метод создания электродов для измерения свойств н

Ученые, изучающие физические явления на наноуровне, хорошо знают, что «припаять» контакты к единичной органической молекуле зачастую намного сложнее, чем синтезировать са...

Your are currently browsing this site with Internet Explorer 6 (IE6).

Your current web browser must be updated to version 7 of Internet Explorer (IE7) to take advantage of all of template's capabilities.

Why should I upgrade to Internet Explorer 7? Microsoft has redesigned Internet Explorer from the ground up, with better security, new capabilities, and a whole new interface. Many changes resulted from the feedback of millions of users who tested prerelease versions of the new browser. The most compelling reason to upgrade is the improved security. The Internet of today is not the Internet of five years ago. There are dangers that simply didn't exist back in 2001, when Internet Explorer 6 was released to the world. Internet Explorer 7 makes surfing the web fundamentally safer by offering greater protection against viruses, spyware, and other online risks.

Get free downloads for Internet Explorer 7, including recommended updates as they become available. To download Internet Explorer 7 in the language of your choice, please visit the Internet Explorer 7 worldwide page.