204

Пермские учёные занимаются разработкой водородных аккумуляторов

Фото предоставлено пресс-службой ПГНИУ

Пермь, 15 марта - АиФ-Прикамье. Что мы знаем о водороде? Не больше, чем о случайном прохожем, лишь несколько очевидных фактов. Это самый распространенный во Вселенной и первый в периодической системе Д.И. Менделеева химический элемент. Между тем непримечательный водород способен сыграть важную роль в жизни любого из нас. О том, как его использование может уберечь от крупных техногенных катастроф и сохранить экологически чистую энергию рассказывает профессор ПГНИУ, доктор физико-математических наук Наталия Евгеньевна Скрябина.Второй год совместно с коллегами из Франции она работает в составе Международной исследовательской группы над проектом «Формирование структуры сплавов на основе магния посредством интенсивных пластических деформаций для возобновляемых источников энергии».

 

 

Наталия Скрябина: – Вы, вероятно, представляете себе то, что вам понадобится завтра, верно?  Но очень трудно представить, что может потребоваться людям через 150-200 лет. Человек, все же, мыслит другими категориями. Однако если попытаться заглянуть в будущее, можно уверенно сказать: через век, а то и меньше, вы не обойдетесь без альтернативных источников энергии.

У человечества существует как минимум два мотива, чтобы уделять особенное внимание этой проблеме. Один из них – зависимость от углеводородных источников сырья, второй – масштабные экологические проблемы, такие как глобальное потепление и загрязнение окружающей среды. При этом альтернативных источников энергии сегодня существует немало. Среди них, как вам известно, и солнечные батареи, и атомные электростанции, и приливные электростанции, и ветрогенераторы. И все же, у всех них есть «узкое место».

Мы знаем, солнечная батарея эффективна. Но сколько часов в день светит солнце? Это время отличается на разных широтах и оно всегда ограничено. Днем, когда солнце в зените, мы можем работать и без света, а получаемую энергию использовать для обогрева. Но киловатты понадобятся нам, когда мы придем домой вечером, и будет темно. Значит, мы должны запасти получаемую энергию, чтобы при необходимости ей воспользоваться.

 

Фото предоставлено пресс-службой ПГНИУ

 

Как это работает?

Н.С.: – Любую энергию, получаемую экологичным путем, можно сохранить при помощи водорода и магния. Почему мы с коллегами работаем именно с этими материалами?

Магний, месторождения которого есть в Пермском крае, –  достаточно легкий металл, а это важно, потому что аккумуляторы должны быть мобильными.  К тому же, в магнии можно запасти большое количество водорода – 7,6% от его веса. Это очень много. Кроме того, мы используем водород, потому что при его сгорании высвобождается в три раза больше энергии, чем при сгорании того же количества угля, и не образуется никаких токсичных веществ, только вода.

Представим себе кусочек магния размером с mp3-плеер. Энергии, выделяющейся при разложении гидрида магния, будет достаточно, чтобы обеспечить работу настольной лампы в течение двух суток непрерывной работы.

 Как работает аккумулятор на основе магния и водорода? Для начала мы любым способом получаем энергию, например, при помощи солнечной батареи. Тут же расходуем ее на процесс электролиза, в результате которого образуется водород. Чтобы его сохранить, мы должны «спрятать» его в магний, иначе говоря, насытить металл водородом. Мы должны сделать это оперативно: никто не согласится ждать завершения процесса несколько часов. И он закончится максимально быстро, если превратить магний в порошок. Однако, измельчение металла – очень энергозатратный процесс.

Поэтому мы искали более эффективный вариант. Такой, когда внешне образец магния остается нетронутым, а внутри создается сеть мелких трещин, через которые водород проникает быстрее. Это похоже на мышиные ходы в земле. Эксперименты показывают, что эти трещины должны быть ориентированы определенным образом. Согласитесь, вы легче преодолеете расстояние по заданной траектории, чем если вам придется самостоятельно ее выбирать. Поэтому сейчас мы ищем максимально эффективные решения.

В чем преимущества «водородных аккумуляторов»?

Н.С.: – Уже сейчас существует острая необходимость в том, что мы делаем. Вспомним аварию на АЭС на Фукусиме. Тогда землетрясение и удар цунами вывели из строя внешние средства электроснабжения станции. Из-за этого перестали функционировать все системы охлаждения. Ученые пытались запустить внешние источники энергии, но все они работали по одному принципу и поэтому все были выведены из строя. Вероятно, последствия были бы менее серьезными, будь на АЭС безопасный источник, который хранит энергию в виде гидрида и не зависит от электрической сети.

 

 

Кроме того, «водородные аккумуляторы» абсолютно безопасны как для окружающей среды, так и для человека. У многих слово «водород» ассоциируется с опасностью. Но в наших аккумуляторах он хранится в связанном виде, как гидрид, а он не может загореться или взорваться. Более того, если две машины с двигателями на водороде столкнутся, то обойдется без огня. Да, возникнут механические повреждения, но не будет взрыва и пожара, которые всегда влекут за собой жертвы.

Водородные аккумуляторы можно адаптировать под любой размер и это удобно. Все детали, необходимые для производства и сохранения водорода собираются в одну кассету, она запаивается в теплонепроницаемый цилиндр. Таким образом, получается своеобразный блок. Чем большую мощность вы хотите использовать, тем больше блоков вам понадобится. Для рации, вероятно, хватит и одного, а для автомобиля их число придется увеличить.

Наконец, водородные аккумуляторы могут стать спасением для тех, кто живет в отдаленных районах. Иногда экономически не выгодно протягивать к ним линию электропередачи, а источник энергии для удаленного использования установить реально. Сейчас альтернативные источники энергии активно внедряются в странах с высокоразвитой экономикой. В силу специфики моей научной работы, мне приходится бывать во Франции, где работает мой коллега по МИГу. У французов очень популярно такое решение – они устанавливают на крышах дачных домиков, дровенничков солнечные батареи, и напрямую используют полученную  энергию для бытовых нужд. Уже близок тот день,  когда они будут сохранять полученную энергию при помощи водородных аккумуляторов.

У нас эти технологии пока не распространены. И нельзя сказать, что, например, завтра мы – раз – и переходим на альтернативную энергетику. Этот переход нельзя сделать по команде. Общество должно созреть. Словом, каждый должен почувствовать, что ему это необходимо. Достичь такого понимания едва ли не важнее, чем найти эффективные решения для водородного аккумулятора. 

Смотрите также:

Оставить комментарий (0)

Также вам может быть интересно

Загрузка...

Топ 5 читаемых


Самое интересное в регионах