نيواتلاسيحزم Powerpaste طاقة الهيدروجين النظيفة في مادة لزجة رمادية آمنة ومريحة

قدم باحثو فراونهوفر “Powerpaste” الذي يعتمد على المغنيسيوم والذي يخزن طاقة الهيدروجين بعشرة أضعاف كثافة بطارية الليثيوم ، مما يوفر للمركبات التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين القدرة على السفر لمسافات أبعد من تلك التي تعمل بالبنزين ، والتزود بالوقود في دقائق.

عادة ، بالطبع ، تحمل مركبات خلايا وقود الهيدروجين وقودها H2 في شكل غازي ، مخزنة في خزانات عند ضغوط تبلغ حوالي 700 بار (10,150،XNUMX رطل / بوصة مربعة). هذه الخزانات كبيرة وثقيلة إلى حد ما ، مما يتعارض مع إحدى مزايا الهيدروجين الرئيسية على بطاريات الليثيوم الحالية – كثافة طاقتها العالية. كما أن الضغوط العالية التي ينطوي عليها الأمر تجعل الهيدروجين خيارًا غير عملي للعربات ذات العجلتين مثل الدراجات النارية والدراجات البخارية.

لكن فريقًا مقره في معهد فراونهوفر لتكنولوجيا التصنيع والمواد المتقدمة IFAM في دريسدن توصل إلى طريقة جديدة مثيرة للاهتمام لتخزين وحمل طاقة الهيدروجين ، في شكل “Powerpaste” القائم على هيدريد المغنيسيوم والذي يخزن الهيدروجين في مادة كيميائية ، تحت الضغط الجوي ، جاهزة للإفراج عند الحاجة.

لإنتاج العجينة ، يتم دمج المغنيسيوم مع الهيدروجين عند حوالي 350 درجة مئوية (662 درجة فهرنهايت) وخمس إلى ستة أضعاف الضغط الجوي لتكوين هيدريد المغنيسيوم. يضاف إستر وملح معدني لإكمال العملية وتشكيل مادة لزجة رمادية اللون يمكن تحميلها في خراطيش.

في شكل Powerpaste ، يكون مستقرًا تمامًا عند درجات حرارة تصل إلى 250 درجة مئوية (482 درجة فهرنهايت). إنها تحمل 10 أضعاف طاقة نفس الوزن في بطاريات الليثيوم ، وأكثر من خزان H700 بسعة 2 بار من نفس الوزن. يقول الباحثون إن المركبات التي تعمل على مجموعة نقل الحركة Powerpaste يمكن أن تتوقع نطاقًا “يضاهي – أو حتى أكبر من – البنزين”.

عندما يحين وقت إطلاق الطاقة ، تقوم آلية المكبس ببثق المعجون إلى حجرة حيث يتفاعل مع الماء لإطلاق الهيدروجين بمعدل يتم التحكم فيه ديناميكيًا ، والذي يغذي بعد ذلك خلية وقود لإنشاء طاقة كهربائية لتشغيل مجموعة نقل الحركة الكهربائية أو جهاز اخر. يأتي جزء من كثافة الطاقة المثيرة للإعجاب من حقيقة أن نصف الهيدروجين المنطلق يأتي من الماء الذي يتفاعل معه.

إعادة التزود بالوقود في سكوتر Powerpaste ، على سبيل المثال ، ستكون مسألة سحب الخرطوشة واستبدالها بأخرى كاملة في محطة الخدمة. بهذه الطريقة ، يمكن أن تصبح هذه الأشياء شيئًا مثل زجاجة من غاز الشواء: طريقة يمكن استبدالها بسهولة لاستخدام الطاقة النظيفة في مجموعة من الأجهزة. يتحدث فريق Fraunhofer عن استخدامه في طائرات بدون طيار كبيرة ، أو وضع مُضاعِف في وقت طيرانها ومداها ، أو في الأجهزة الكهربائية المحمولة ، مثل محمصة أو غلاية المعجون ، على سبيل المثال.

وحيث قد تكون الخراطيش القابلة للإزالة مجرد تذكرة لبعض التطبيقات ، فقد يجد البعض الآخر أنه من الأسهل فقط ضخ المواد في الخزان – على سبيل المثال ، سيارات وشاحنات خلايا الوقود والطائرات والتطبيقات الأكبر حجمًا. يقول الفريق إنه يمكن توفير مادة اللزوجة الطينية هذه عبر خطوط تعبئة قياسية مع “معدات غير مكلفة نسبيًا”.

من الناحية اللوجيستية ، تبدو هذه الأشياء أبسط بكثير من الغازية العادية (والسائلة بالتأكيد) H2. يمكن نقلها بالشاحنات في براميل أو ناقلات ، وتركها في أي مكان تقريبًا دون خطر. تقوم Fraunhofer IFAM ببناء مصنع لإنتاج Powerpaste في منشآتها الخاصة ، والتي سيتم افتتاحها في وقت لاحق من هذا العام ولديها القدرة على إنتاج ما يصل إلى أربعة أطنان من العجينة سنويًا للبرامج التجريبية وتقييم الصناعة. كما أن لديها مولد طاقة يعمل على منصة الاختبار في المختبر.

ومع ذلك ، تبقى الأسئلة. ماذا يحدث للمغنيسيوم عند إنفاق العجينة؟ هل يتم إعادة تدويرها مرة أخرى في العملية؟ هل أرقام كثافة الطاقة المذكورة أعلاه تأخذ في الاعتبار النظام بأكمله المطلوب ، أم مجرد تخزين الوقود؟ ما مقدار الماء الذي تستخدمه لكمية معينة من الطاقة ، وكم من الماء تحتاج إلى إضافته عند ملء السائل ، بالنظر إلى أن خلايا الوقود تنتج الماء كمنتج ثانوي؟

ربما الأهم من ذلك ، ما مدى كفاءة عملية صنع هذا المعجون في استخدام الطاقة؟ دعونا لا ننسى أن إحدى العلامات السوداء ضد الهيدروجين النظيف في أنظمة خلايا الوقود هي استخدامه غير الفعال بشكل مروع للطاقة النظيفة. قم بتخزين الطاقة النظيفة في بطارية وستستعيد أكثر من 90 بالمائة منها عند العجلات. قم بتخزينه في الهيدروجين وقم بحرق نصفه على الأقل في عمليات ضياع على طول الطريق.

يتطلب إنتاج Powerpaste الحرارة والضغط والعمليات الصناعية ، وكلها تكلف الطاقة. أضف إلى ذلك التكاليف المالية وتكاليف الطاقة للتخزين والنقل ، ومن المرجح أن تجعل المعادلات الغازية H2 تبدو وكأنها حامل طاقة ضئيل للغاية بالمقارنة.

طالما يتم إنتاج Powerpaste باستخدام الطاقة النظيفة فقط ، فإنه لا يزال يبدو كوقود نظيف – وربما يكون وقودًا مناسبًا للغاية يمكننا أن نتخيل طرحه في محطات الوقود دون الكثير من الجلبة. ولكن في عالم لا يزال فيه إنتاج الطاقة النظيفة محدودًا ، فقد يبدو الأمر وكأنه استخدام مهدر لمواردنا من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

ثم هناك مسألة التكلفة. كيف ستتم مقارنة Powerpaste بالبنزين عند التعبئة ، بالنظر إلى أنها ستوفر نفس النطاق تقريبًا؟ بالتأكيد ، سيكون هناك الكثير لتبدأ به وستنخفض مع الحجم وسعر H2 النظيف. لكن تكاليف المعالجة والنقل الإضافية ستجعله أكثر تكلفة من غاز الهيدروجين المستقيم ، ويمكن أن يكون الرقم المستقبلي في الملعب مفيدًا بالتأكيد. سنطرح هذه الأسئلة على الباحثين ونرى كيف تبدأ الأشياء في التراكم.

مصدر:Powerpaste يحزم طاقة الهيدروجين النظيفة في مادة لزجة رمادية آمنة ومريحة