Массовый перевод автомобилей на водородное топливо позволит сократить эмиссию углекислого газа в атмосферу Земли - ведь при сжигании водорода образуется вода. 

Однако широкого распространения "водородомобили" пока получить не могут, прежде всего, из-за отсутствия безопасных и удобных способов хранения водорода в топливной системе транспортного средства. В существующих системах газ, как правило, находится в сжатом состоянии под высоким давлением (порядка 150 атм), для поддержания которого требуется температура - 147о С и соответственно дорогостоящая система охлаждения. Если машина попадет в аварию, велика вероятность выхода водорода в атмосферу и его самопроизвольной детонации: смесь водорода и кислорода очень взрывоопасна, а взрыв водорода намного мощнее, чем взрыв бензина.

Потенциальное решение проблемы - хранение водорода в связанном виде. Зарубежные исследователи работают над созданием углеродных систем хранения с использованием нанотрубок или фуллеренов, однако это достаточно сложные и дорогостоящие решения.

Евгений Борецкий, магистрант кафедры технической физики Томского политехнического университета (ТПУ), придумал, как создать систему хранения, которая будет дешевле в несколько раз. Для безопасной упаковки водорода используется технический углерод, смешанный со стеаратом никеля и стеаратом натрия. С помощью разработанной в ТПУ установки эти вещества прессуются в пористые таблетки (будущие хранилища водорода) и подвергаются обжигу. Предполагается, что такие таблетки диаметром 3 - 5 см и толщиной 1,5 - 2 см, объединенные по несколько сотен штук, можно будет помещать в специальный герметичный контейнер, который заменит топливный бак автомобиля. Для заправки такого "бака" водород понадобится подавать под высоким давлением. Газ станет проникать в пористую структуру таблеток и адсорбироваться углеродом. Находящийся в связанном состоянии водород не сможет выйти в атмосферу и детонировать.

Для разрушения физических связей и его высвобождения потребуется действие высоких температур (порядка 200оС), поэтому конструкция предполагает подведение к топливной системе нагревательных элементов. Согласно требованиям Международного энергетического агентства, топливная система должна выдерживать более 500 циклов перезарядки. После этого автовладельцу придется заменять модуль с углеродными таблетками.

Операция будет относительно недорогой (в силу низкой стоимости материалов) и не требующей участия специалистов автосервиса. При этом разработчики подчеркивают, что 500 заправок водородом не равнозначны такому же количеству бензиновых заправок: энергоемкость топлива будущего в 2,5 раза выше; по продолжительности езды один литр водорода заменяет более трех литров бензина.

На данный момент разработаны математические модели проникновения атомов водорода в поры углеродных наноструктур и произведено моделирование сорбционных процессов. В первой половине 2017 года планируется изготовить прототип системы хранения водорода. В ТПУ считают, что она перспективна для применения не только в автомобилях, но и в беспилотных летательных аппаратах


Похожие новости

  • 28/06/2016

    3D-технологии завоевывают мир

    ​Вслед за автомобилями с автопилотом на дороги выходят самоуправляемые маршрутки. Первенцем новой концепции стал микроавтобус "Olli", созданный компанией Local Motors в сотрудничестве с IBM.  Как сообщает 3Dtoday, Local Motors наиболее известна в качестве первого производителя 3D-печатных автомобилей, а IBM предоставила необходимое аппаратное и программное обеспечение для интеграции 3D-печатного транспорта в облачный искусственный интеллект IBM Watson.
    746
  • 04/10/2016

    В Airbus Safran Launchers заинтересовались созданным в Томске наноматериалом

    ​Airbus Safran Launchers (совместное предприятие авиакосмического концерна Airbus Group и французской корпорации Safran) заинтересовалась разработанной в Томском госуниверситете технологией получения наноматериала - легкого, как алюминий, и прочного, как сталь, сообщил завлабораторией высокоэнергетических и специальных материалов ВУЗа Александр Ворожцов.
    459
  • 17/10/2016

    Систему безопасного хранения водородного топлива разрабатывают в ТПУ

    ​Магистрант Томского политехнического университета (ТПУ) занимается созданием безопасной системы хранения водородного топлива. В этой системе водород "упаковывается" в углеродные таблетки, благодаря чему исключается риск его самопроизвольного взрыва.
    368
  • 07/07/2016

    В ТПУ разработали универсальный порошок для дактилоскопии

    ​Универсальный порошок для дактилоскопии разработали в Томском политехническом университете. Авторами идеи стали студенты Энергетического института ТПУ. Основные преимущества новой разработки - получение более четкого следа отпечатка и универсальность.
    560
  • 09/01/2017

    ТГУ создает 3D-фильм о раскопках курганов в тувинской Долине царей

    ​Сотрудники Томского госуниверситета (ТГУ) планируют в 2017 году выпустить фильм в 3D об археологических раскопках в тувинской Долине царей, сообщила РИА Томск завлабораторией "Артефакт" Ольга Зайцева.
    263
  • 20/09/2016

    В Сибири наладят производство бериллия по технологии ТПУ

    Промышленный партнер Томского политехнического университета (ТПУ) компания "Редкие металлы Сибири" планирует в 2018 году организовать первый этап производства бериллия по разработанной политехниками технологии в Забайкальском крае, для второго этапа рассматривается площадка Сибирского химкомбината (СХК) Росатома в Томской области, сообщил ​ РИА Томск проректор по науке Александр Дьяченко.
    398
  • 25/04/2017

    Биореактор для водорослей создали молодые ученые ТПУ

    ​Молодые ученые Томского политехнического университета создали биореактор для выращивания одноклеточных водорослей, таких как хлорелла.  Благодаря правильно подобранному режиму освещения и поддержанию других необходимых для культивирования условий установка позволит за 12 часов получить до 400 литров смеси водорослей и воды.
    92
  • 21/02/2017

    Разработки ТПУ для имплантологии выходят на стадию клинических испытаний

    ​Биодеградируемые имплантаты Томского политехнического университета выходят на стадию клинических испытаний. Как сообщают ученые ТПУ, на стадии доклинических исследований эффективность томских изделий уже доказана, и сегодня некоторые биоразлагаемые имплантаты Томского политеха сегодня частично используются в медицинской практике в одном из ведущих ортопедических центров России - Центре Илизарова.
    314
  • 06/07/2016

    В Томском политехе разработали агроробота

    Ученые Юргинского технологического института (ЮТИ) Томского политехнического университета вместе со студентами разрабатывают агроробота, который сможет пахать землю, обрабатывать растения от вредителей и косить траву.
    626
  • 14/04/2017

    "ИНТЕРПОЛИТЕХ-2016" представил роботизированные системы различного назначения

    ​Роботизированные системы различного назначения были одним из основных направлений работы ХХ юбилейной выставки средств обеспечения безопасности государства «ИНТЕРПОЛИТЕХ-2016». Большой интерес со стороны специалистов и посетителей выставки вызвала совместная разработка международной лаборатории систем технического зрения факультета инновационных технологий Томского государственного университета (ТГУ) и ООО «Техномаг».
    93