Хранение водорода
Существует несколько методов хранения водорода . К ним относятся механические подходы, такие как использование высоких давлений и низких температур или использование химических соединений, которые при необходимости выделяют H 2 . Хотя большие объемы водорода производятся различными отраслями промышленности, в основном он потребляется на месте производства, в частности, для синтеза аммиака . В течение многих лет водород хранился в виде сжатого газа или криогенной жидкости и транспортировался в баллонах, трубах и криогенных резервуарах для использования в промышленности или в качестве топлива в космических программах. Главной проблемой является очень низкая температура кипения H 2 : он кипит около 20,268 К (-252,882 °C или -423,188 °F). Достижение таких низких температур требует затрат значительной энергии.
Хотя молекулярный водород имеет очень высокую плотность энергии по массе, отчасти из-за своей низкой молекулярной массы , в качестве газа в условиях окружающей среды он имеет очень низкую плотность энергии по объему. Если чистый водород будет использоваться в качестве топлива, хранящегося на борту транспортного средства, он должен храниться в энергоемкой форме, чтобы обеспечить достаточный запас хода. Поскольку водород — самая маленькая молекула, он легко выходит из контейнеров. Учитывая утечки, затраты на транспортировку и производство, потенциал глобального потепления водорода (ПГП100) может составлять 11,6. Для сравнения, ПГП метана равен 34. [ 1 ]
Отработанные технологии
[ редактировать ]Сжатый водород
[ редактировать ]Сжатый водород — это форма хранения, при которой газообразный водород хранится под давлением для увеличения плотности хранения. Сжатый водород в водородных баках под давлением 350 бар (5000 фунтов на квадратный дюйм) и 700 бар (10000 фунтов на квадратный дюйм) используется для систем водородных баков в транспортных средствах, основанных на технологии углеродных композитов типа IV. [ 2 ] Производители автомобилей, включая Honda [ 3 ] и Ниссан [ 4 ] разрабатывали это решение.
Сжиженный водород
[ редактировать ]Резервуары с жидким водородом для автомобилей, выпускающих, например, BMW Hydrogen 7 . В Японии есть хранилище жидкого водорода (LH2) в порту Кобе. [ 5 ] Водород сжижается путем снижения его температуры до -253 °C, аналогично сжиженному природному газу (СПГ), который хранится при температуре -162 °C. Потенциальная потеря эффективности может быть достигнута всего в 12,79%, или 4,26 кВт⋅ч/кг из 33,3 кВт⋅ч/кг. [ 6 ]
Хранение химикатов
[ редактировать ]Химические хранилища могут обеспечить высокую производительность хранения благодаря высокой плотности хранения. Например, сверхкритический водород при 30 °C и 500 бар имеет плотность всего 15,0 моль/л, в то время как метанол имеет плотность водорода 49,5 моль H 2 /л. Метанол и насыщенный диметиловый эфир при 30 °C и 7 бар имеют плотность 42,1 моль H 2 /л диметилового эфира. [ нужна ссылка ]
Регенерация накопительного материала проблематична. Было исследовано большое количество систем хранения химикатов. Высвобождение H 2 может быть вызвано реакциями гидролиза или катализируемыми реакциями дегидрирования . Иллюстративными запасными соединениями являются углеводороды, гидриды бора , аммиак , аланы и т. д. [ 8 ] Наиболее перспективным химическим подходом является электрохимическое хранение водорода, поскольку выделение водорода можно контролировать с помощью приложенного электричества. [ 9 ] Большинство материалов, перечисленных ниже, можно напрямую использовать для электрохимического хранения водорода.
Как было показано ранее, наноматериалы дают преимущества для систем хранения водорода. Наноматериалы предлагают альтернативу, которая преодолевает два основных барьера сыпучих материалов: скорость сорбции и температуру выделения. [ нужна ссылка ]
Улучшение кинетики сорбции и емкости хранения можно улучшить за счет легирования катализаторов на основе наноматериалов , как показано в работе Исследовательского центра чистой энергии Университета Южной Флориды . [ 10 ] Эта исследовательская группа изучила LiBH 4 , легированный никеля наночастицами , и проанализировала потерю веса и температуру высвобождения различных видов. Они заметили, что увеличение количества нанокатализатора снижает температуру выделения примерно на 20 °C и увеличивает потерю веса материала на 2-3%. Установлено, что оптимальное количество частиц Ni составляет 3 мол%, при этом температура находится в установленных пределах (около 100 °С), а потеря веса заметно больше, чем у нелегированных частиц.
Скорость сорбции водорода улучшается на наноуровне из-за короткого диффузионного расстояния по сравнению с объемными материалами. Они также имеют благоприятное соотношение площади поверхности к объему .
Температура выделения материала определяется как температура, при которой начинается процесс десорбции . Энергия или температура, вызывающие высвобождение, влияют на стоимость любой стратегии хранения химических веществ. Если водород связан слишком слабо, давление, необходимое для регенерации, будет высоким, что сводит на нет любую экономию энергии. Целевой показатель для бортовых водородных топливных систем составляет примерно <100 °C при выпуске и <700 бар при перезарядке (20–60 кДж/моль H 2 ). [ 11 ] Модифицированное уравнение Вант-Гоффа связывает температуру и парциальное давление водорода во время процесса десорбции. Модификации стандартного уравнения связаны с размерными эффектами на наноуровне.
Где p H 2 – парциальное давление водорода, Δ H – энтальпия процесса сорбции (экзотермическая), Δ S – изменение энтропии , R – постоянная идеального газа , Т – температура в Кельвинах, В м – молярный объем металла, r — радиус наночастицы, а γ — поверхностная свободная энергия частицы.
Из приведенного выше соотношения мы видим, что изменение энтальпии и энтропии процессов десорбции зависят от радиуса наночастицы. Более того, включен новый термин, учитывающий удельную поверхность частицы, и математически можно доказать, что уменьшение радиуса частицы приводит к снижению температуры выделения при заданном парциальном давлении. [ 12 ]
Гидрирование CO 2
[ редактировать ]Текущий подход к сокращению выбросов CO 2 включает улавливание и хранение выбросов с предприятий по всему миру. Однако хранение создает технические и экономические барьеры, препятствующие применению в глобальном масштабе. Чтобы использовать CO 2 в точечном источнике, гидрирование CO 2 является реалистичным и практичным подходом. Обычное гидрирование восстанавливает ненасыщенные органические соединения путем добавления H 2 . Одним из методов гидрирования CO 2 является метаноловый путь. Метанол можно использовать для производства длинноцепочечных углеводородов. Некоторые барьеры гидрирования CO 2 включают очистку захваченного источника CO 2 , H 2 от расщепления воды и затрат энергии на гидрирование. Чтобы преодолеть эти барьеры, мы можем продолжать развивать технологию «зеленого» H 2 и поощрять исследования катализаторов на промышленном и академическом уровне. Для промышленного применения CO 2 часто преобразуют в метанол. До сих пор был достигнут значительный прогресс в изучении молекул от CO 2 до C1. Однако преобразование CO 2 в ценные молекулы по-прежнему сталкивается со многими препятствиями, и будущее гидрирования CO 2 зависит от развития каталитических технологий. [ 13 ]
Гидриды металлов
[ редактировать ]Гидриды металлов , такие как MgH 2 , NaAlH 4 , LiAlH 4 , LiH , LaNi 5 H 6 , TiFeH 2 , боран аммиака и гидрид палладия , представляют собой источники запасенного водорода. Опять же, постоянными проблемами являются весовой % H 2 , который они несут, и обратимость процесса хранения. [ 14 ] Некоторые из них представляют собой жидкости, которые легко использовать в качестве топлива при температуре и давлении окружающей среды, тогда как другие представляют собой твердые вещества, которые можно превратить в гранулы. Эти материалы обладают хорошей энергетической плотностью , хотя их удельная энергия зачастую хуже, чем у ведущих углеводородных топлив.
LiNH 2 , LiBH 4 и NaBH 4 . [ 15 ]
Альтернативным методом снижения температуры диссоциации является легирование активаторами. Эта стратегия была использована для гидрида алюминия , но сложный синтез делает этот подход непривлекательным. [ 16 ]
Предлагаемые гидриды для использования в водородной экономике включают простые гидриды магния. [ 17 ] или переходные металлы и комплексные гидриды металлов , обычно содержащие натрий , литий или кальций и алюминий или бор . Гидриды, выбранные для хранения, обеспечивают низкую реакционную способность (высокую безопасность) и высокую плотность хранения водорода. Ведущими кандидатами являются гидрид лития , боргидрид натрия , алюмогидрид лития и боран аммиака . Французская компания McPhy Energy разрабатывает первый промышленный продукт на основе гидрида магния, который уже продан некоторым крупным клиентам, таким как Iwatani и ENEL.
Обратимое накопление водорода демонстрирует расстроенная пара Льюиса , которая образует боргидрид. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]
Фосфиноборан слева принимает один эквивалент водорода при одной атмосфере и температуре 25 °C и снова выделяет его при нагревании до 100 °C. Емкость хранения составляет 0,25% масс.
Алюминий
[ редактировать ]Водород можно получить из алюминия путем его реакции с водой. [ 21 ] Ранее считалось, что для реакции с водой алюминий необходимо очистить от естественного оксидного слоя с помощью едких веществ, сплавов, [ 22 ] или смешивание с галлием (в результате которого образуются наночастицы алюминия, которые позволяют 90% алюминия вступать в реакцию). [ 23 ] С тех пор было продемонстрировано, что эффективная реакция возможна за счет повышения температуры и давления реакции. [ 24 ] Побочным продуктом реакции создания водорода является оксид алюминия , который можно переработать обратно в алюминий с помощью процесса Холла-Эру , что делает реакцию теоретически возобновляемой. Хотя для этого требуется электролиз, который потребляет большое количество энергии, энергия затем сохраняется в алюминии (и высвобождается при реакции алюминия с водой).
Магний
[ редактировать ]Материалы для хранения водорода на основе Mg обычно можно разделить на три категории: чистый Mg, сплавы на основе Mg и композиты на основе Mg. В частности, большое внимание уделяется более чем 300 видам сплавов для хранения водорода на основе Mg. [ 25 ] из-за относительно лучшей общей производительности. Тем не менее, плохая кинетика поглощения/десорбции водорода, коренящаяся в чрезмерной термодинамической стабильности гидрида металла, делает сплавы для хранения водорода на основе Mg в настоящее время неподходящими для реального применения, и поэтому были предприняты массовые попытки преодолеть эти недостатки. Некоторые методы подготовки проб, такие как плавка, спекание порошка, диффузия, механическое легирование, метод синтеза гидридного горения, обработка поверхности, термическая обработка и т. д., широко используются для изменения динамических характеристик и срока службы систем хранения водорода на основе магния. сплавы. Кроме того, некоторые стратегии внутренней модификации, включая легирование, [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] наноструктурирование, [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] легирование каталитическими добавками, [ 33 ] [ 34 ] и приобретение нанокомпозитов с другими гидридами, [ 35 ] [ 36 ] и т. д., в основном исследовались с целью повышения эффективности сплавов для хранения водорода на основе Mg. [ 37 ] Как и алюминий, магний также реагирует с водой с образованием водорода. [ 38 ]
Считается, что из первичных сплавов для хранения водорода, разработанных ранее, Mg и материалы для хранения водорода на основе Mg, как полагают, обеспечивают замечательную возможность практического применения благодаря следующим преимуществам: 1) ресурс Mg обилен и экономичен. Элемент Mg существует в изобилии и составляет ≈2,35% земной коры восьмого ранга; 2) низкая плотность всего 1,74 г/см3; 3) превосходная емкость хранения водорода. Теоретическое количество запасенного водорода в чистом Mg составляет 7,6 мас. % (весовых процентов), [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] и Mg2Ni составляет 3,6 мас.% соответственно. [ 37 ]
Системы на основе аланатов
[ редактировать ]Аланат лития (LiAlH 4 ) был впервые синтезирован в 1947 г. растворением гидрида лития в эфирном растворе хлорида алюминия. [ 42 ] LiAlH 4 имеет теоретическую весовую емкость 10,5 мас.% H 2 и дегидрируется в следующие три стадии: [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] 3LiAlH 4 ↔ Li 3 AlH 6 + 3H 2 + 2Al (423–448 К; 5,3 мас. %H 2 ; ∆H = -10 кДж моль-1 H 2 ); Li 3 AlH 6 ↔ 3LiH + Al + 1,5H 2 (453–493 К; 2,6 мас. %H 2 ; ∆H = 25 кДж моль-1 H 2 ); 3LiH + 3Al ↔ 3LiAl + 3/2H 2 (>673 К; 2,6 мас. %H 2 ; ∆H = 140 кДж моль-1 H 2 ). [ 46 ] Первые два этапа приводят к общему количеству выделившегося водорода, равному 7,9 мас. %, что может быть привлекательно для практического применения, однако рабочие температуры и кинетика десорбции все еще далеки от практических целей. За последние несколько лет было применено несколько стратегий для преодоления этих ограничений, таких как шаровая мельница и добавление катализаторов. [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 46 ]
Аланат калия (KAlH 4 ) был впервые получен Ashby et al. [ 52 ] одностадийным синтезом в толуоле, тетрагидрофуране и диглиме. Что касается свойств поглощения и десорбции водорода, то этот аланат практически не изучен. Мориока и др., [ 53 ] с помощью анализа температурно-программированной десорбции (ТПД) предложен следующий механизм дегидрирования: 3KAlH 4 →K 3 AlH 6 + 2Al + 3H 2 (573 К, ∆H = 55 кДж·моль-1 H 2 ; 2,9 мас. % H 2 ), K 3 AlH 6 → 3KH + Al + 3/2H 2 (613 К, ∆H = 70 кДж·моль-1 H 2 ; 1,4 мас. %H 2 ), 3KH → 3K + 3/2H 2 (703 К, 1,4 мас. % %Н 2 ). Было показано, что эти реакции обратимы без добавления катализаторов при относительно низких давлении водорода и температуре. Установлено, что добавление TiCl3 снижает рабочую температуру первой стадии дегидрирования на 50 К, [ 54 ] но для последних двух стадий реакции изменений не зафиксировано. [ 46 ]
Органические носители водорода
[ редактировать ]Ненасыщенные органические соединения могут хранить огромное количество водорода. Эти жидкие органические носители водорода (LOHC) гидрируются для хранения и снова дегидрируются, когда требуется энергия/водород. Используя LOHC, можно достичь относительно высокой гравиметрической плотности хранения (около 6 мас.%), а общая энергоэффективность выше, чем для других вариантов химического хранения, таких как производство метана из водорода . [ 55 ] Как гидрирование, так и дегидрирование LOHC требуют катализаторов. [ 56 ] Было продемонстрировано, что замена углеводородов гетероатомами, такими как N, O и т. д., улучшает свойства обратимого дегидрирования.
Циклоалканы
[ редактировать ]На ранней стадии исследования LOHC были сосредоточены на циклоалканах с их относительно высокой водородоемкостью (6-8 мас. %) и производством водорода, не содержащего CO x . [ 56 ] Гетероциклические ароматические соединения (или N-гетероциклы) также подходят для этой задачи. Соединением, фигурирующим в исследовании LOHC, является N-этилкарбазол. [ из ] (НЭК) [ 57 ] но существуют многие другие. [ 58 ] Дибензилтолуол , который уже используется в качестве теплоносителя в промышленности, был идентифицирован как потенциальный LOHC. Благодаря широкому диапазону температур жидкости от -39 °C (точка плавления) до 390 °C (точка кипения) и плотности хранения водорода 6,2 мас.% дибензилтолуол идеально подходит в качестве материала LOHC. [ 59 ] Муравьиная кислота была предложена в качестве многообещающего материала для хранения водорода с емкостью по водороду 4,4 мас.%. [ 60 ]
Циклоалканы, обозначаемые как LOHC, включают циклогексан, метилциклогексан и декалин. Дегидрирование циклоалканов сильно эндотермично (63-69 кДж/моль Н 2 ), а значит, этот процесс требует высокой температуры. [ 56 ] Дегидрирование декалина является наиболее термодинамически предпочтительным среди трех циклоалканов, а метилциклогексан занимает второе место из-за присутствия метильной группы. [ 61 ] Исследования по разработке катализаторов дегидрирования циклоалканов ведутся уже несколько десятилетий. Катализаторы на основе никеля (Ni), молибдена (Mo) и платины (Pt) тщательно исследуются на предмет дегидрирования. Однако коксование по-прежнему представляет собой серьезную проблему для долгосрочной стабильности катализатора. [ 62 ] [ 63 ]
N-гетероциклы
[ редактировать ]Температура, необходимая для гидрирования и дегидрирования гетероциклов, значительно снижается по сравнению с простыми карбоциклами. [ 64 ] Среди всех N-гетероциклов насыщенно-ненасыщенная пара додекагидро-N-этилкарбазол (12H-NEC) и NEC рассматривается как перспективный кандидат для хранения водорода с довольно большим содержанием водорода (5,8 мас.%). [ 65 ] На рисунке вверху справа показаны дегидрирование и гидрирование пары 12H-NEC и NEC. Стандартный катализатор превращения NEC в 12H-NEC основан на Ru и Rh. Селективность гидрирования может достигать 97% при давлении 7 МПа и температуре 130–150 °С. [ 56 ] Хотя N-гетероцилы могут оптимизировать неблагоприятные термодинамические свойства циклоалканов, многие вопросы остаются нерешенными, такие как высокая стоимость, высокая токсичность, кинетические барьеры и т. д. [ 56 ]
Ионные жидкости имидазолия, такие как соли N-бис(трифторметансульфонил)имидата алкил(арил)-3-метилимидазолия, могут обратимо добавлять 6–12 атомов водорода в присутствии классических катализаторов наночастиц Pd/C или Ir0 и могут использоваться в качестве альтернативных материалов для бортовые устройства хранения водорода. Эти соли могут удерживать до 30 г л. −1 водорода при атмосферном давлении. [ 66 ]
Муравьиная кислота
[ редактировать ]Муравьиная кислота является высокоэффективным материалом для хранения водорода, хотя плотность H 2 у нее низкая. Водород, не содержащий окиси углерода, генерируется в очень широком диапазоне давлений (1–600 бар). Гомогенная каталитическая система на основе водорастворимых рутениевых катализаторов селективно разлагает HCOOH на H 2 и CO 2 в водном растворе. [ 67 ] Эта каталитическая система преодолевает ограничения других катализаторов (например, плохая стабильность, ограниченный срок службы катализатора, образование CO) при разложении муравьиной кислоты, что делает ее пригодным материалом для хранения водорода. [ 68 ] А побочный продукт этого разложения, диоксид углерода, можно использовать в качестве переносчика водорода, гидрируя его обратно до муравьиной кислоты на втором этапе. Каталитическое гидрирование CO 2 давно изучается и разработаны эффективные процедуры. [ 69 ] [ 70 ] Муравьиная кислота содержит 53 г л. −1 водород при комнатной температуре и атмосферном давлении. По весу чистая муравьиная кислота содержит 4,3 мас.% водорода. Чистая муравьиная кислота представляет собой жидкость с температурой вспышки 69 °C (ср. бензин -40 °C, этанол 13 °C). 85%-ная муравьиная кислота не горюча.
Аммиак и родственные соединения
[ редактировать ]Аммиак
[ редактировать ]Аммиак (NH 3 ) высвобождает H 2 в подходящей установке каталитического риформинга. Аммиак обеспечивает высокую плотность хранения водорода в виде жидкости при умеренном давлении и криогенных ограничениях: его также можно хранить в виде жидкости при комнатной температуре и давлении при смешивании с водой. Аммиак является вторым наиболее часто производимым химическим веществом в мире, и существует обширная инфраструктура для производства, транспортировки и распределения аммиака. Аммиак можно реформировать для получения водорода без вредных отходов или смешивать с существующим топливом и при правильных условиях эффективно сгорать. Поскольку в аммиаке нет углерода, побочные углеродные продукты не образуются; тем самым делая эту возможность «углеродно-нейтральным» вариантом на будущее. Чистый аммиак плохо горит при атмосферном давлении, которое наблюдается в водонагревателях и печах, работающих на природном газе. При сжатии в автомобильном двигателе это подходящее топливо для слегка модифицированных бензиновых двигателей. Аммиак является подходящим альтернативным топливом, поскольку его энергетическая плотность при NTP составляет 18,6 МДж/кг, а побочные продукты сгорания не содержат углерода. [ 71 ]
Аммиак сталкивается с рядом проблем при его широком использовании в качестве материала для хранения водорода. Аммиак — токсичный газ с резким запахом при стандартной температуре и давлении. [ 72 ] Кроме того, для коммерческой жизнеспособности необходимы достижения в области эффективности и масштабируемости разложения аммиака, поскольку мембраны топливных элементов очень чувствительны к остаточному аммиаку, а современные методы разложения имеют низкую производительность. [ 73 ] В качестве катализатора реакции разложения аммиака можно использовать различные переходные металлы, наиболее эффективным из которых является рутений . Этот катализ осуществляется посредством хемосорбции , при которой энергия адсорбции N 2 меньше энергии реакции диссоциации. [ 74 ] Очистка водорода может быть достигнута несколькими способами. Водород можно отделить от непрореагировавшего аммиака с помощью проницаемой водородоселективной мембраны. [ 75 ] Его также можно очистить путем адсорбции аммиака, который благодаря его полярности можно избирательно улавливать. [ 76 ]
В сентябре 2005 года химики Датского технического университета анонсировали метод хранения водорода в виде аммиака, насыщенного соляной таблеткой. Они утверждают, что это будет недорогой и безопасный метод хранения. [ 77 ] [ нужно обновить ]
Положительные свойства аммиака [ нужна ссылка ]
[ редактировать ]- Высокая теоретическая плотность энергии
- Широкая доступность распространения
- Крупномасштабное коммерческое производство
- Доброкачественный путь разложения на H 2 и N 2
Отрицательные свойства аммиака [ нужна ссылка ]
[ редактировать ]- Токсичность
- Коррозионный
- Высокая температура разложения, приводящая к потере эффективности.
Гидразин
[ редактировать ]Гидразин распадается в клетке с образованием азота и водорода / [ 78 ] Гидриды кремния и гидриды германия также являются кандидатами в качестве материалов для хранения водорода, поскольку они могут подвергаться энергетически выгодной реакции с образованием ковалентно связанных димеров с потерей молекулы водорода. [ 79 ] [ 80 ]
Аминбораны
[ редактировать ]До 1980 года на предмет хранения водорода исследовались несколько соединений, включая сложные боргидриды или алюмогидриды и соли аммония. Эти гидриды имеют верхний теоретический выход водорода, ограниченный примерно 8,5% по массе. Среди соединений, которые содержат только B, N и H (как положительные, так и отрицательные ионы), репрезентативные примеры включают: аминобораны, аммиаты гидрида бора, комплексы гидразин-боран и октагидротрибораты или тетрагидробораты аммония. Из них аминобораны (и особенно боран аммиака ) широко исследовались в качестве переносчиков водорода. В течение 1970-х и 1980-х годов армия и флот США финансировали усилия, направленные на разработку газообразующих соединений водорода и дейтерия для использования в химических HF/DF и HCl- лазерах , а также газодинамических лазерах. Ранее в составах, генерирующих газообразный водород, использовались аминобораны и их производные. При воспламенении аминоборана(ов) образуется нитрид бора (BN) и газообразный водород. В дополнение к аммиачному борану (H 3 BNH 3 ), к другим газогенераторам относятся диаммониат диборана, H 2 Б(NH 3 ) 2 BH 4 . [ нужна ссылка ]
Физическое хранилище
[ редактировать ]При этом водород остается в физических формах, т. е. в виде газа, сверхкритического флюида, адсорбата или молекулярных включений. Рассмотрены теоретические ограничения и экспериментальные результаты. [ 81 ] относительно объемной и весовой вместимости стеклянных микрососудов, микропористых и нанопористых сред, а также требований безопасности и времени заправки. Поскольку водород — самая маленькая молекула, он легко выходит из контейнеров и при переносе из контейнера в контейнер, а вытекший водород оказывает глобальное потепление в 11,6 раз сильнее, чем CO₂. [ 82 ]
Цеолиты
[ редактировать ]Цеолиты представляют собой микропористые и высококристаллические алюмосиликатные материалы. Поскольку они имеют клеточную и туннельную структуру, они предлагают потенциал для капсулирования неполярных газов, таких как H 2 . В этой системе водород физически адсорбируется на поверхности пор цеолита посредством механизма адсорбции, который включает в себя проникновение водорода в поры под давлением и низкой температурой. [ 83 ] Следовательно, как и в случае с другими пористыми материалами, его способность аккумулировать водород зависит от площади поверхности по БЭТ , объема пор, взаимодействия молекулярного водорода с внутренними поверхностями микропор и условий работы, таких как давление и температура. [ 84 ]
Исследования показывают, что диаметр канала также является одним из параметров, определяющих эту пропускную способность, особенно при высоком давлении. В этом случае эффективный материал должен иметь большой объем пор и диаметр каналов, близкий к кинетическому диаметру молекулы водорода (d H =2,89 Å). [ 83 ]
В таблице ниже показано поглощение водорода некоторыми цеолитами при температуре жидкого азота (77К):
Цеолит | Тип каркаса (код IZA) | Давление (бар) | Поглощение H 2 (мас.%) | Площадь поверхности по БЭТ (м2/г) |
---|---|---|---|---|
NaY (Si/Al = 2,4) | ФАУ | 0.57 | 0.37 | |
HY (Si/Al = 2,7) | ФАУ | 0.95 | 0.56 | |
МСМ-41 | 1 | 0.58 | 1017 | |
Х-ЗСМ-5 (Si/Al = 40) | МФО | 0.92 | 0.71 | 418 |
Х-САПО-34 | НЕТ | 0.92 | 1.09 | 547 |
H-CHA (Si/Al = 2,1) | НЕТ | 0.92 | 1.10 | 490 |
H-SSZ-13 (Si/Al = 11,6) | НЕТ | 0.92 | 1.28 | 638 |
ДСС | 0.93 | 1.21 | ||
LiX (Si/Al = 1,4) | ФАУ | 0.60 | 0.88 | |
NaX (Si/Al = 1,05) | ФАУ | 0.61 | 1.22 | |
СаХ (Si/Al = 1,4) | ФАУ | 1.01 | 1.25 | 669 |
Li-LSX (Si/Al = 1,0) | ФАУ | 1.01 | 1.50 | 717 |
Na-LSX (Si/Al = 1,0) | ФАУ | 1.01 | 1.46 | 642 |
К-LSX (Si/Al = 1,0) | ФАУ | 1.01 | 1.33 | 570 |
Пористый или слоистый углерод
[ редактировать ]Активированные угли представляют собой высокопористые аморфные углеродные материалы с большой кажущейся площадью поверхности. водорода В этих материалах можно увеличить физическую адсорбцию за счет увеличения видимой площади поверхности и оптимизации диаметра пор примерно до 7 Å. [ 86 ] Эти материалы представляют особый интерес в связи с тем, что их можно производить из отходов, таких как окурки сигарет, которые показали большой потенциал в качестве материалов-прекурсоров для материалов, способных хранить водород с высокой емкостью. [ 87 ] [ 88 ]
Графен может эффективно хранить водород. H 2 присоединяется к двойным связям, образуя графан . Водород выделяется при нагревании до 450°С. [ 89 ] [ 90 ]
носители водорода на основе наноструктурированного углерода (такие как углеродные шарики и нанотрубки Были предложены ). Однако содержание водорода составляет ≈3,0-7,0 мас.% при температуре 77К, что далеко от значения, установленного Министерством энергетики США (6 мас.% при условиях, близких к атмосферным). [ нужна ссылка ]
Чтобы реализовать углеродные материалы как эффективные технологии хранения водорода, углеродные нанотрубки (УНТ) были легированы MgH 2 . [ 10 ] Доказано, что металлгидрид имеет теоретическую аккумулирующую емкость (7,6 мас.%), что соответствует требованию Министерства энергетики США в 6 мас.%, но имеет ограниченное практическое применение из-за своей высокой температуры выделения. Предлагаемый механизм предполагает создание УНТ каналов быстрой диффузии внутри решетки MgH 2 . Фуллереновые вещества — это другие углеродистые наноматериалы, которые были протестированы на предмет хранения водорода в этом центре. Молекулы фуллерена имеют закрытую структуру C 60 , которая позволяет гидрировать углероды с двойной связью, что приводит к теоретическому C 60 H 60 изомеру с содержанием водорода 7,7 мас.%. Однако температура выброса в этих системах высока (600 °С).
Металлоорганические каркасы
[ редактировать ]Металлоорганические каркасы представляют собой еще один класс синтетических пористых материалов, запасающих водород и энергию на молекулярном уровне. MOF представляют собой высококристаллические неорганически-органические гибридные структуры, которые содержат металлические кластеры или ионы (вторичные строительные единицы) в качестве узлов и органические лиганды в качестве связующих. Когда молекулы-гости (растворитель), занимающие поры, удаляются во время замены растворителя и нагревания в вакууме, можно получить пористую структуру МОКС без дестабилизации каркаса, и молекулы водорода будут адсорбироваться на поверхности пор путем физической адсорбции. По сравнению с традиционными цеолитами и пористыми углеродными материалами, MOF имеют очень большое количество пор и площадь поверхности, что обеспечивает более высокое поглощение водорода в данном объеме. Таким образом, исследовательский интерес к хранению водорода в MOF растет с 2003 года, когда было внедрено первое хранилище водорода на основе MOF. Поскольку существует бесконечное количество геометрических и химических вариаций MOF, основанных на различных комбинациях SBU и линкеров, многие исследования исследуют, какая комбинация обеспечит максимальное поглощение водорода различными материалами ионов металлов и линкеров. [ нужна ссылка ]
Факторы, влияющие на способность хранить водород
[ редактировать ]Температура, давление и состав MOF могут влиять на их способность хранить водород. Адсорбционная способность МОК ниже при более высокой температуре и выше при более низких температурах. С повышением температуры физисорбция уменьшается, а хемосорбция увеличивается. [ 91 ] Для МОФ-519 и МОФ-520 изостерическая теплота адсорбции уменьшалась с увеличением давления. [ 92 ] Для МОФ-5 как весовое, так и объемное поглощение водорода увеличивалось с увеличением давления. [ 91 ] Общая производительность может не соответствовать полезной производительности в условиях перепада давления. Например, МОФ-5 и ИРМОФ-20, имеющие наибольшую общую объемную емкость, демонстрируют наименьшую полезную объемную емкость. [ 93 ] Поглотительную способность можно увеличить путем модификации структуры. Например, поглощение водорода PCN-68 выше, чем PCN-61. [ 94 ] Пористые ароматические каркасы (ПАФ-1), известные как материал с большой площадью поверхности, можно достичь за счет легирования более высокой площади поверхности. [ 95 ]
Модификация MOF
[ редактировать ]Существует много различных способов модификации MOF, таких как катализаторы MOF, гибриды MOF, MOF с металлоцентрами и легирование. Катализаторы MOF имеют большую площадь поверхности, пористость и способность аккумулировать водород. Однако количество активных металлоцентров невелико. Гибриды MOF имеют увеличенную площадь поверхности, пористость, нагрузочную способность и емкость хранения водорода. Тем не менее они нестабильны и лишены активных центров. Легирование MOF может увеличить емкость хранения водорода, но может возникнуть стерический эффект, а инертные металлы имеют недостаточную стабильность. В МОКС с металлическими центрами возможно образование взаимосвязанных пор и низкая коррозионная стойкость, однако они могут иметь хорошую энергию связи и повышенную стабильность. Перечисленные преимущества и недостатки различных видов модифицированных МОКС показывают, что гибриды МОКС более перспективны из-за хорошей управляемости при выборе материалов с высокой площадью поверхности, пористостью и стабильностью. [ 91 ]
В 2006 году химики добились концентрации запасенного водорода до 7,5 мас.% в МОФ-74 при низкой температуре К. 77 [ 96 ] [ 97 ] В 2009 году исследователи достигли 10% по массе при 77 бар (1117 фунтов на квадратный дюйм) и 77 К с помощью MOF NOTT-112. [ 98 ] В большинстве статей о хранении водорода в MOF сообщается о способности поглощать водород при температуре 77K и давлении 1 бар, поскольку эти условия общедоступны, а энергия связи между водородом и MOF при этой температуре велика по сравнению с энергией тепловой вибрации. Изменение нескольких факторов, таких как площадь поверхности, размер пор, сцепление, структура лигандов и чистота образца, может привести к различному количеству поглощения водорода в MOF.
В 2020 году исследователи сообщили, что NU-1501-Al, ультрапористый металлоорганический каркас (MOF) на основе металлических трехъядерных кластеров, продемонстрировал «впечатляющие гравиметрические и объемные характеристики хранения водорода и метана» с емкостью доставки водорода 14,0% по весу. /вт, 46,2 г/л. [ 99 ] [ 100 ]
Крио-сжатый
[ редактировать ]Криосжатое хранение водорода — единственная технология, которая соответствует целям Министерства энергетики США на 2015 год по объемной и гравиметрической эффективности (см. «CcH2» на слайде 6 в [ 101 ] ).
Более того, другое исследование показало, что криокомпрессия демонстрирует интересные преимущества с точки зрения затрат: стоимость владения (цена за милю) и стоимость системы хранения (цена за транспортное средство) на самом деле являются самыми низкими по сравнению с любой другой технологией (см. третий ряд на слайде 13 [ 102 ] ).
Как и при хранении жидкости, при криосжатии используется холодный водород (20,3 К и немного выше) для достижения высокой плотности энергии. Однако главное отличие состоит в том, что, когда водород разогревается за счет теплопередачи с окружающей средой («выкипает»), в баллоне достигается давление гораздо выше (до 350 бар против пары бар для запас жидкости). Как следствие, требуется больше времени, прежде чем водород начнет стравливаться, и в большинстве дорожных ситуаций автомобиль использует достаточное количество водорода, чтобы поддерживать давление значительно ниже предела стравливания. [ нужна ссылка ]
Таким образом, было продемонстрировано, что большой запас хода может быть достигнут с помощью криосжатого бака: более 650 миль (1050 км) было пройдено с полным баком, установленным на водородном двигателе Toyota Prius . [ 103 ] Исследования все еще продолжаются, чтобы изучить и продемонстрировать весь потенциал технологии. [ 104 ]
С 2010 года BMW Group начала тщательную проверку компонентов и систем криосжатого хранения автомобилей на пути к коммерческому продукту. [ 105 ]
Крио-сверхкритический
[ редактировать ]Клатратные гидраты
[ редактировать ]H 2 Впервые о в клатратном гидрате сообщалось в 2002 году, но для его стабильности требуется очень высокое давление. В 2004 году исследователи показали, что твердые H2 - содержащие гидраты могут образовываться при температуре окружающей среды и десятках бар путем добавления небольших количеств промотирующих веществ, таких как ТГФ . [ 106 ] [ 107 ] Эти клатраты имеют теоретическую максимальную плотность водорода около 5% масс. и 40 кг/м. 3 .
Стеклянные капиллярные решетки
[ редактировать ]Команда российских, израильских и немецких ученых совместно разработала инновационную технологию на основе стеклянных капиллярных решеток для безопасного введения, хранения и контролируемого выделения водорода в мобильных приложениях. [ 108 ] [ 109 ] Технология C.En достигла целей Министерства энергетики США (DOE) на 2010 год для бортовых систем хранения водорода. [ 110 ] Цели Министерства энергетики на 2015 год могут быть достигнуты с использованием гибких стеклянных капилляров и криосжатого метода хранения водорода. [ 111 ]
Стеклянные микросферы
[ редактировать ]Полые стеклянные микросферы (HGM) можно использовать для контролируемого хранения и выделения водорода. HGM диаметром от 1 до 100 мкм, плотностью от 1,0 до 2,0 г/см3 и пористой стенкой с отверстиями от 10 до 1000 ангстрем Для хранения водорода рассматриваются . Преимущества HGM для хранения водорода заключаются в том, что они нетоксичны, легки, дешевы, пригодны для вторичной переработки, обратимы, с ними легко обращаться в атмосферных условиях, их можно хранить в резервуаре, а водород внутри невзрывоопасен. [ 112 ] Каждый из этих HGM способен содержать водород до 150 МПа, не обладая при этом тяжестью и громоздкостью большого резервуара под давлением. Все эти качества благоприятны для применения в транспортных средствах. Помимо этих преимуществ, HGM рассматриваются как возможный раствор водорода из-за того, что коэффициент диффузии водорода сильно зависит от температуры. При комнатной температуре коэффициент диффузии очень низок, и водород задерживается в HGM. Недостатком HGM является то, что для эффективного заполнения и выделения водорода температура должна быть не менее 300 ° C, что значительно увеличивает эксплуатационные расходы HGM при хранении водорода. [ 113 ] Высокую температуру можно частично объяснить тем, что стекло является изолятором и имеет низкую теплопроводность ; это препятствует диффузии водорода , и, следовательно, для достижения желаемой емкости хранения требуется более высокая температура.
Чтобы сделать эту технологию более экономически выгодной для коммерческого использования, проводятся исследования по повышению эффективности водорода диффузии через HGM. Одно исследование, проведенное Dalai et al. стремился увеличить теплопроводность HGM за счет легирования стекла кобальтом . При этом они увеличили теплопроводность с 0,0072 до 0,198 Вт/мК при 10 мас.% Со. Однако увеличение адсорбции водорода наблюдалось только до 2 мас.% Со (0,103 Вт/мК), поскольку оксид металла начал покрывать поры в стеклянная оболочка. В результате этого исследования была получена емкость хранения водорода 3,31 мас.% с 2 мас.% Co при 200 °C и давлении 10 бар. [ 112 ]
Исследование, проведенное Рэппом и Шелби, было направлено на увеличение скорости выделения водорода за счет фотоиндуцированного газовыделения в легированных HGM по сравнению с традиционными методами нагрева. Стекло было легировано оптически активными высокой интенсивности металлами для взаимодействия с инфракрасным светом . Исследование показало, что 0,5 мас.% Fe 3 O 4 , 7070, легированное боросиликатное стекло имеет увеличение выделения водорода пропорционально интенсивности инфракрасной лампы. Помимо улучшения коэффициента диффузии только за счет инфракрасного излучения, реакции между водородом и стеклом, легированным железом, увеличили содержание Fe. 2+ /Фе 3+ соотношение, которое увеличивает поглощение инфракрасного излучения, что еще больше увеличивает выход водорода. [ 114 ]
По состоянию на 2020 год прогресс, достигнутый в изучении HGM, увеличил его эффективность, но он все еще не соответствует целям Министерства энергетики для этой технологии. Рабочие температуры как для адсорбции, так и для выделения водорода являются самым большим препятствием для коммерциализации . [ 115 ]
Стационарное хранилище водорода
[ редактировать ]В отличие от мобильных приложений, плотность водорода не является большой проблемой для стационарных приложений. Что касается мобильных приложений, то стационарные приложения могут использовать устоявшуюся технологию:
- Сжатый водород (CGH 2 ) в водородном баке [ 116 ]
- Жидкий водород в (LH 2 ). криогенном водородном резервуаре
- Слякоть водорода в криогенном водородном резервуаре
Подземное хранилище водорода
[ редактировать ]Подземное хранилище водорода [ 118 ] Это практика хранения водорода в пещерах , соляных куполах и истощенных месторождениях нефти и газа. Большие количества газообразного водорода без каких-либо проблем хранились в пещерах ICI в течение многих лет. [ 119 ] Хранилище больших количеств жидкого водорода под землей может служить хранилищем энергии в сети . КПД туда и обратно составляет примерно 40% (против 75-80% у насосной гидростанции (PHES) ), а стоимость немного выше, чем у насосной гидростанции, если требуется только ограниченное количество часов хранения. [ 120 ] Другое исследование, на которое ссылается рабочий документ европейских сотрудников, показало, что для крупномасштабного хранения самым дешевым вариантом является водород по цене 140 евро/МВтч в течение 2000 часов хранения с использованием электролизера, хранилища в соляной пещере и электростанции с комбинированным циклом. [ 117 ] : 15 Европейский проект Hyunder [ 121 ] в 2013 году указано, что для хранения ветровой и солнечной энергии требуются дополнительные 85 каверн, поскольку они не могут быть покрыты системами PHES и CAES . [ 122 ] Исследование, проведенное в Германии по хранению водорода в соляных пещерах, показало, что если излишки электроэнергии в Германии (7% от общего объема производства переменной возобновляемой энергии к 2025 году и 20% к 2050 году) будут конвертироваться в водород и храниться под землей, для этих объемов потребуется около 15 пещер. 500 000 кубических метров каждая к 2025 году и около 60 каверн к 2050 году, что соответствует примерно одной трети числа газовых каверн, эксплуатируемых в настоящее время в Германия. [ 123 ] В США Sandia Labs проводит исследования по хранению водорода на истощенных нефтяных и газовых месторождениях, которые могут легко поглощать большие количества водорода, получаемого из возобновляемых источников, поскольку существует около 2,7 миллионов истощенных скважин. [ 124 ]
Подземное хранение водорода — это практика хранения водорода в пещерах . [ 125 ] [ 126 ] соляные купола и истощенные нефти и месторождения газа . [ 127 ] [ 128 ] Большие количества газообразного водорода хранились в пещерах в течение многих лет. [ 129 ] [ не удалось пройти проверку – см. обсуждение ] [ ненадежный источник? ] Хранение большого количества водорода под землей в соляных куполах , добываемых раствором . [ 130 ] водоносные горизонты , [ 131 ] раскопанные каменные пещеры или шахты могут служить хранилищем энергии сети , [ 132 ] необходим для водородной экономики . [ 133 ] При использовании турбодетандера потребность в электроэнергии для хранения сжатого воздуха при давлении 200 бар составляет 2,1% от энергосодержания. [ 134 ]
Соляные пещеры
[ редактировать ]Терминал Chevron Phillips Clemens в Техасе хранит водород с 1980-х годов в соляной пещере, добываемой растворным способом. Крыша пещеры находится на глубине около 2800 футов (850 м) под землей. Пещера представляет собой цилиндр диаметром 160 футов (49 м), высотой 1000 футов (300 м) и полезным объемом водорода 1066 миллионов кубических футов (30,2 × 10 6 м 3 ), или 2520 метрических тонн (2480 длинных тонн; 2780 коротких тонн). [ 135 ]
Соляные каверны создаются искусственно путем закачки воды с поверхности в скважину с каменной солью, где каменная соль представляет собой поликристаллический материал, состоящий из NaCl, галита. Для создания соляных пещер обычно выбираются такие места, как соляные купола или залежи соли. Соляные пещеры могут достигать максимальной глубины 2000 м и максимального объема 1 000 000 м3. Частота циклов введения и отмены колеблется от 10 до 12 циклов в год. А уровень утечки составляет около 1%. [ 136 ] [ 137 ]
Благодаря физико-химическим свойствам каменной соли соляные каверны обладают множеством преимуществ. Ключевыми характеристиками являются низкое содержание воды, низкая пористость и проницаемость, а также химическая инерция по отношению к водороду. [ 138 ] Проницаемость является ключевым параметром подземного хранилища водорода, который влияет на его герметичность. Хотя исследования показали, что дилатансия и разрушение при растяжении могут вызвать значительное увеличение проницаемости, рекристаллизация кристаллов каменной соли, которая представляет собой процесс заживления границ зерен, может способствовать восстановлению их механической жесткости и проницаемости. [ 139 ] Его пластические свойства препятствуют образованию и распространению трещин, предохраняют его от потери герметичности, что особенно важно при хранении водорода. [ 138 ] Некоторые из недостатков соляных пещер включают меньшую вместимость, необходимое большое количество воды и влияние коррозии. Буферный газ необходим, чтобы избежать ползучести из-за перепада давления при отборе газа из пласта. Хотя потребность в буферном газе относительно невелика, около 20%, эксплуатационные расходы все равно могут возрасти при работе с хранилищем большей емкости. Стоимость является еще одной серьезной проблемой, поскольку стоимость строительства и эксплуатации по-прежнему высока. [ 137 ] [ 140 ]
Хотя у людей есть опыт хранения природного газа, хранить водород гораздо сложнее. Такие факторы, как диффузия водорода в твердых телах, вызывают ограничения при хранении в соляных пещерах. Микробная активность находится в стадии обширных исследований во всем мире из-за ее влияния на потерю водорода. В результате бактериального метаболизма метаногенных бактерий расходуются углекислый газ и водород и образуется метан, что приводит к потере запасенного в соляных пещерах водорода. [ 141 ] [ 140 ]
Разработка
[ редактировать ]- Национальные лаборатории Сандия выпустили в 2011 году систему анализа затрат жизненного цикла геологического хранения водорода. [ 142 ]
- Европейский проект Hyunder [ 143 ] В 2013 году указано, что для хранения энергии ветра и солнца требуются дополнительные 85 каверн, поскольку их невозможно покрыть гидроаккумулирующими гидроэлектростанциями и системами хранения энергии сжатого воздуха . [ 144 ]
- ETI опубликовала в 2015 году отчет «Роль хранения водорода в экологически чистой энергосистеме», в котором отмечается, что Великобритания обладает достаточными ресурсами соляных пластов, чтобы обеспечить десятки ГВт. [ 145 ]
- RAG Austria AG завершила проект по хранению водорода на истощенном нефтегазовом месторождении в Австрии в 2017 году и реализует свой второй проект «Underground Sun Conversion». [ 146 ]
Пещера высотой 800 м и диаметром 50 м может содержать водород, эквивалентный 150 ГВтч. [ 147 ] [ 148 ]
Мощность на газ
[ редактировать ]Power to gas — это технология, которая преобразует электроэнергию в газовое топливо . Существует два метода: первый — использовать электричество для расщепления воды и закачивать полученный водород в сеть природного газа; второй, менее эффективный метод используется для преобразования углекислого газа и водорода в метан (см. природный газ ) с помощью электролиза и реакции Сабатье . Третий вариант — объединить водород посредством электролиза с источником углерода (либо двуокисью углерода, либо окисью углерода из биогаза , из промышленных процессов или посредством прямого улавливания углекислого газа из воздуха ) посредством биометанирования . [ 149 ] [ 150 ] где биометаногены (археи) потребляют углекислый газ и водород и производят метан в анаэробной среде. Этот процесс очень эффективен, поскольку археи являются самовоспроизводящимися и для проведения реакции требуется только низкопотенциальное (60 °C) тепло.
также разработала еще один процесс Компания SoCalGas преобразования диоксида углерода в сыром биогазе в метан за один электрохимический этап, что представляет собой более простой метод преобразования избыточной возобновляемой электроэнергии в пригодный для хранения природный газ. [ 151 ]
Великобритания завершила исследования и готовится начать закачку водорода в газовую сеть, поскольку ранее по сети транспортировался «городской газ», который на 50% состоит из водородно-метанового газа, образующегося из угля. Аудиторы KPMG обнаружили, что перевод Великобритании на водородный газ может оказаться на 150–200 миллиардов фунтов дешевле, чем переоборудование британских домов на электрическое отопление, работающее от источников с низким содержанием углерода. [ 152 ]
Избыточная мощность или непиковая мощность, генерируемая ветрогенераторами или солнечными батареями, может затем использоваться для балансировки нагрузки в энергосистеме. Используя существующую систему природного газа для получения водорода, производитель топливных элементов Hydrogenics и дистрибьютор природного газа Enbridge объединились для разработки такой системы преобразования энергии в газ в Канаде. [ 153 ]
Трубопроводное хранилище водорода , где для хранения водорода используется сеть природного газа. До перехода на природный газ газовые сети Германии эксплуатировались с использованием городского газа , который по большей части (60-65%) состоял из водорода. Емкость хранения немецкой сети природного газа составляет более 200 000 ГВт·ч, чего достаточно для удовлетворения потребностей в энергии на несколько месяцев. Для сравнения, мощность всех гидроаккумулирующих электростанций Германии составляет всего около 40 ГВт·ч. Транспортировка энергии по газовой сети осуществляется с гораздо меньшими потерями (<0,1%), чем по электрической сети (8%). использование существующих газопроводов для получения водорода. Компания NaturalHy изучила [ 154 ]
Автомобильное бортовое хранилище водорода
[ редактировать ]Мобильность — одна из самых больших проблем в автомобильной промышленности , где системы хранения данных высокой плотности проблематичны из-за проблем с безопасностью. Резервуары высокого давления весят намного больше, чем водород, который они могут вместить. Например, в Toyota Mirai 2014 года полный бак содержит только 5,7% водорода, остальная часть веса приходится на бак. [ 155 ]
Плотность системы часто составляет около половины плотности рабочего материала, поэтому, хотя материал может хранить 6 мас.% H 2 , рабочая система, использующая этот материал, может достигать только 3 мас.% при весе резервуаров, оборудования для контроля температуры и давления и т. д. , считается. [ нужна ссылка ]
Топливные элементы и хранение
[ редактировать ]Благодаря своим характеристикам чистого сгорания водород является альтернативой экологически чистому топливу для автомобильной промышленности. Топливо на основе водорода могло бы значительно сократить выбросы парниковых газов, таких как CO 2 , SO 2 и NO x . Три проблемы использования водородных топливных элементов (ГФУ) — это эффективность, размер и безопасное хранение газа на борту. Другие основные недостатки этой новой технологии включают проблемы стоимости, работоспособности и долговечности, которые все еще необходимо улучшить по сравнению с существующими системами. Для решения этих проблем было предложено использование наноматериалов в качестве альтернативы традиционным системам хранения водорода. Использование наноматериалов могло бы обеспечить систему более высокой плотности и увеличить дальность пробега до цели, установленной Министерством энергетики в 300 миль. Углеродистые материалы, такие как углеродные нанотрубки и гидриды металлов, находятся в центре внимания исследований. В настоящее время их рассматривают для использования в бортовых системах хранения из-за их универсальности, многофункциональности, механических свойств и низкой стоимости по сравнению с другими альтернативами. [ 156 ]
Другие преимущества наноматериалов в топливных элементах
[ редактировать ]Внедрение наноматериалов в бортовые системы хранения водорода может стать поворотным моментом в автомобильной промышленности. Однако хранение — не единственный аспект топливного элемента, которому могут способствовать наноматериалы. Различные исследования показали, что транспортные и каталитические свойства мембран Nafion , используемых в ГФУ, можно улучшить с помощью наночастиц TiO 2 / SnO 2 . [ 156 ] Повышенная производительность вызвана улучшением кинетики расщепления водорода благодаря каталитической активности наночастиц. Кроме того, эта система демонстрирует более быстрый транспорт протонов через клетку, что делает ГФУ с композитными мембранами из наночастиц многообещающей альтернативой.
Другое применение наноматериалов для расщепления воды было предложено исследовательской группой из Манчестерского столичного университета в Великобритании с использованием электродов с трафаретной печатью, состоящих из графеноподобного материала. [ 157 ] Подобные системы были разработаны с использованием фотоэлектрохимических методов .
Газообразный водород под давлением
[ редактировать ]Увеличение давления газа увеличивает плотность энергии по объему, что позволяет использовать контейнеры меньшего размера. Стандартным материалом для хранения водорода под давлением в трубчатых прицепах является сталь (при использовании газообразного водорода не возникает проблем с водородным охрупчиванием ). Баки из углепластика и армированного стекловолокном пластика, установленные на грузовиках Toyota Marai и Kenworth, должны соответствовать стандартам безопасности. Немногие материалы подходят для резервуаров, поскольку водород, будучи небольшой молекулой, имеет тенденцию диффундировать через многие полимерные материалы. Самым распространенным хранилищем водорода на борту транспортных средств в 2020 году был водород под давлением 700бар = 70МПа. Энергетические затраты на сжатие водорода до этого давления значительны. [ нужна ссылка ]
Газопроводы под давлением всегда изготавливаются из стали и работают при гораздо более низких давлениях, чем трубчатые прицепы.
Жидкий водород
[ редактировать ]жидкий водород с более высокой объемной плотностью энергии или жидкий водород Альтернативно, можно использовать . Однако жидкий водород криогенен и кипит при температуре 20,268 К (-252,882 ° C или -423,188 ° F). Криогенное хранение снижает вес, но требует больших затрат энергии на сжижение . Процесс сжижения, включающий этапы повышения давления и охлаждения, является энергоемким. [ 158 ] Сжиженный водород имеет объемную плотность энергии ниже, чем бензин, примерно в четыре раза из-за низкой плотности жидкого водорода: в литре бензина (116 граммов) на самом деле больше окисляемых атомов водорода, чем в литре бензина. чистый жидкий водород (71 грамм). Как и любая другая жидкость при криогенных температурах , резервуары для хранения жидкого водорода также должны быть хорошо изолированы, чтобы свести к минимуму выкипание.
Япония имеет хранилище жидкого водорода (LH2) на терминале в Кобе, и ожидается, что первая партия жидкого водорода будет получена транспортером LH2 в 2020 году. [ 159 ] Водород сжижается путем снижения его температуры до -253 °C, аналогично сжиженному природному газу (СПГ), который хранится при температуре -162 °C. Потенциальная потеря эффективности может составить 12,79%, или 4,26 кВтч/кг из 33,3 кВтч/кг. [ 160 ]
Жидкие органические носители водорода (LOHC)
[ редактировать ]Подземное хранилище водорода
[ редактировать ]Подземное хранение водорода — это практика хранения водорода в пещерах , соляных куполах и истощенных месторождениях нефти и газа. Большие количества газообразного водорода без каких-либо проблем хранились в пещерах ICI в течение многих лет. [ 161 ] Хранилище больших количеств жидкого водорода под землей может служить хранилищем энергии в сети . КПД туда и обратно составляет примерно 40% (против 75–80% у насосной гидросистемы (PHES) ), а стоимость немного выше, чем у насосной гидросистемы. [ 162 ]
Другое исследование, на которое ссылается рабочий документ европейских сотрудников, показало, что для крупномасштабного хранения самым дешевым вариантом является водород по цене 140 евро/МВтч в течение 2000 часов хранения с использованием электролизера, хранилища в соляной пещере и электростанции с комбинированным циклом. [ 163 ] Европейский проект Hyunder [ 164 ] в 2013 году указано, что для хранения ветровой и солнечной энергии требуются дополнительные 85 каверн, поскольку они не могут быть покрыты системами PHES и CAES . [ 165 ]
Исследование, проведенное в Германии по хранению водорода в соляных пещерах, показало, что если излишки электроэнергии в Германии (7% от общего объема производства переменной возобновляемой энергии к 2025 году и 20% к 2050 году) будут конвертироваться в водород и храниться под землей, для этих объемов потребуется около 15 пещер. 500 000 кубических метров каждая к 2025 году и около 60 каверн к 2050 году, что соответствует примерно одной трети количества газовых каверн, действующих в настоящее время в Германии. [ 166 ] В США Sandia Labs проводит исследования по хранению водорода на истощенных нефтяных и газовых месторождениях, которые могут легко поглощать большие количества водорода, получаемого из возобновляемых источников, поскольку существует около 2,7 миллионов истощенных скважин. [ 167 ]
Исследовать
[ редактировать ]Область исследований материалов для хранения водорода обширна: десятки тысяч опубликованных статей. [ 168 ] Согласно документам за период с 2000 по 2015 год, собранным из Web of Science и обработанным в VantagePoint. ® В библиометрическом программном обеспечении составлен наукометрический обзор исследований материалов для хранения водорода. По данным литературы, водородная энергетика в 2000-е годы переживала ажиотажный тип развития. Исследования в области материалов для хранения водорода росли возрастающими темпами с 2000 по 2010 год. После этого рост продолжался, но снижающимися темпами, и в 2015 году было достигнуто плато. или слегка снижающееся производство, например, страны Европейского Союза, США и Япония, а также страны, чье производство продолжало расти до 2015 года, например, Китай и Южная Корея. Странами с наибольшим количеством публикаций были Китай, ЕС и США, за которыми следовала Япония. Китай сохранял лидирующие позиции на протяжении всего периода и имел более высокую долю публикаций о материалах для хранения водорода в общем объеме научных исследований. [ 169 ]
Среди классов материалов наиболее исследованными материалами были металлоорганические каркасы, за которыми следовали простые гидриды. Были выявлены три типичных поведения:
- Новые материалы, исследованные в основном после 2004 года, такие как MOF и боргидриды;
- Классические материалы, присутствующие на протяжении всего периода с растущим числом бумаг, такие как простые гидриды и
- Материалы, исследования которых к концу периода застопорятся или сократятся, такие как сплавы AB5 и углеродные нанотрубки. [ 169 ]
Однако современные технологии физисорбции еще далеки от коммерциализации. Экспериментальные исследования выполнены на небольших образцах массой менее 100 г. [ 170 ] Описанные технологии, как правило, требуют высокого давления и/или низких температур. Таким образом, на современном уровне техники эти методы рассматриваются не как отдельная новая технология, а как своего рода ценное дополнение к существующим методам сжатия и сжижения .
Процессы физисорбции обратимы, поскольку энергия активации не участвует и энергия взаимодействия очень мала. В таких материалах, как металлорганические каркасы , пористые углероды, цеолиты, клатраты и органические полимеры, водород физически адсорбируется на поверхности пор. В этих классах материалов емкость хранения водорода в основном зависит от площади поверхности и объема пор. Основным ограничением использования этих сорбентов в качестве материалов для хранения H 2 является слабая энергия Ван-дер-Ваальса взаимодействия водорода с поверхностью сорбентов. Таким образом, многие материалы на основе физисорбции обладают высокой емкостью хранения при температуре жидкого азота и высоких давлениях, но их емкость становится очень низкой при температуре и давлении окружающей среды. [ нужна ссылка ]
LOHC , системы хранения жидкого органического водорода, являются многообещающей технологией будущего хранения водорода. LOHC — это органические соединения , которые могут поглощать и выделять водород посредством химических реакций . Эти соединения характеризуются тем, что в них можно загружать и выгружать значительные количества водорода в циклическом процессе. В принципе, каждое ненасыщенное соединение (органические молекулы с двойными или тройными связями CC ) может поглощать водород при гидрировании . Этот метод гарантирует, что при хранении водорода полностью исключен выброс соединений в атмосферу. Таким образом, LOHC являются привлекательным способом обеспечения ветровой и солнечной энергии для транспортных средств в виде молекул, несущих жидкую энергию, с такой же плотностью хранения энергии и управляемостью, что и сегодняшнее ископаемое топливо. [ 171 ] [ устаревший источник ]
См. также
[ редактировать ]- Каскадная система хранения
- Криоадсорбция
- Электрохимический водородный компрессор
- Гидрогенография
- Водородная электростанция в Дании
- Промышленный газ
- Настраиваемый нанопористый углерод
- Водородная электростанция комбинированного цикла
- Сетевое хранилище энергии
- Водородная инфраструктура
- Водородная экономика
- Водородный турбодетандер-генератор
- Электроэнергия-газ
- Хронология водородных технологий
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Сэнд, Мария; Скей, Рагнхильд Билтведт; Сандстад, Марит; Кришнан, Шринатх; Мире, Гуннар; Брайант, Ханна; Дервент, Ричард; Оглустен, Дидье; Поло, Фабьен; Пратер, Майкл; Стивенсон, Дэвид (2023). «Мультимодельная оценка потенциала водорода для глобального потепления» . Связь Земля и окружающая среда . 4 : 203. дои : 10.1038/s43247-023-00857-8 . Проверено 11 апреля 2024 г.
- ^ Эберле, Ульрих; Мюллер, Бернд; фон Гельмольт, Риттмар (2012). «Электромобили на топливных элементах и водородная инфраструктура: состояние 2012» . Энергетика и экология . 5 (10): 8780. doi : 10.1039/C2EE22596D . Архивировано из оригинала 9 февраля 2014 г. Проверено 19 декабря 2014 г.
- ^ «Ясность FCX» . Хонда по всему миру . Архивировано из оригинала 9 декабря 2011 г. Проверено 8 января 2012 г.
- ^ «Модель X-TRAIL FCV '03» . Nissan-global.com . Архивировано из оригинала 17 сентября 2010 г. Проверено 8 января 2012 г.
- ^ Саввидес, Ник (11 января 2017 г.). «Япония планирует использовать импортный сжиженный водород для топлива Олимпийских игр в Токио-2020» . Справедливо . Морской портал IHS Markit. Архивировано из оригинала 23 апреля 2018 г. Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ Садагиани, Мирхади С. (2 марта 2017 г.). «Внедрение и энергетический анализ новой конфигурации процесса криогенного сжижения водорода». Международный журнал водородной энергетики . 42 (9): 6033–6050. doi : 10.1016/j.ijhydene.2017.01.136 .
- ^ «Документ с пояснениями по целям: бортовое хранилище водорода для легких транспортных средств на топливных элементах» (PDF) . Министерство энергетики США. Архивировано (PDF) из оригинала 11 апреля 2021 г.
- ^ Сунита, Сатьяпал (2007). «Национальный проект по хранению водорода Министерства энергетики США: прогресс в удовлетворении требований к автомобилям с водородным двигателем» . Катализ сегодня . 120 (3–4): 246–256. дои : 10.1016/j.cattod.2006.09.022 . Архивировано из оригинала 21 октября 2019 г. Проверено 27 июня 2019 г.
- ^ Эфтекхари, Али; Байзенг, Фанг (2017). «Электрохимическое хранение водорода: возможности хранения топлива, батарей, топливных элементов и суперконденсаторов». Международный журнал водородной энергетики . 42 (40): 25143–25165. doi : 10.1016/j.ijhydene.2017.08.103 .
- ^ Перейти обратно: а б Ниманн, Майкл У.; Шринивасан, Сеша С.; Фани, Аяла Р.; Кумар, Ашок; Госвами, Д. Йоги; Стефанакос, Элиас К. (2008). «Наноматериалы для хранения водорода: обзор» . Журнал наноматериалов . 2008 : 1–9. дои : 10.1155/2008/950967 .
- ^ Хранение водорода в ЕС. Архивировано 25 октября 2012 г. в Wayback Machine . (PDF)
- ^ Сунандана, CS (2007). «Наноматериалы для хранения водорода». Резонанс . 12 (5): 31–36. дои : 10.1007/s12045-007-0047-9 . S2CID 118701455 .
- ^ УЕЗЕРБИ, Дж. (октябрь 1982 г.). «Гидрирование СО2 на металлах II группы VIII. Кинетика и механизм гидрирования СО2 на никеле» . Журнал катализа . 77 (2): 460–472. дои : 10.1016/0021-9517(82)90186-5 . ISSN 0021-9517 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 19 ноября 2021 г.
- ^ Металлогидриды Министерства энергетики США. Архивировано 31 января 2008 г. в Wayback Machine . eere.energy.gov (19 декабря 2008 г.)
- ^ Кристиан, Меганн ; Аге-Зинсу, Кондо Франсуа (2012). «Стратегия ядро-оболочка, ведущая к высокой емкости обратимого хранения водорода для NaBH4». АСУ Нано . 6 (9): 7739–7751. дои : 10.1021/nn3030018 . ПМИД 22873406 .
- ^ Грец, Дж.; Рейли, Дж.; Сандрок, Г.; Джонсон, Дж.; Чжоу, WM; Вегжин, Дж. (2006). «Гидрид алюминия, A1H3, как соединение для хранения водорода» . дои : 10.2172/899889 . Архивировано из оригинала 21 октября 2019 г. Проверено 27 июня 2019 г.
- ^ Хранилище CNRS Institut Neel H2. Архивировано 3 марта 2016 г. в Wayback Machine . Neel.cnrs.fr
- ^ Уэлч, GC; Хуан, RRS; Масуда, доктор медицинских наук; Стефан, Д.В. (2006). «Обратимая активация водорода без металлов». Наука . 314 (5802): 1124–6. Бибкод : 2006Sci...314.1124W . дои : 10.1126/science.1134230 . ПМИД 17110572 . S2CID 20333088 .
- ^ Элизабет Уилсон Активация H2, обратимо Не содержащее металлов соединение легко разрушается и выделяет водород. Архивировано 27 ноября 2006 г. в Wayback Machine , Chemical & Engineering News, 20 ноября 2006 г.
- ^ Mes означает мезитильный заместитель, а C 6 F 5 - пентафторфенильную группу, см. также трис (пентафторфенил) бор.
- ^ Технический документ: Новый метод хранения энергии в сети с использованием алюминиевого топлива. Архивировано 31 мая 2013 г. в Wayback Machine , Alchemy Research, апрель 2012 г.
- ^ «Новый процесс позволяет получать водород из алюминиевого сплава для работы двигателей и топливных элементов» . физ.орг .
- ^ Блейн, Лоз (2 сентября 2022 г.). «Порошок алюминия и галлия выделяет водород из грязной воды» . Новый Атлас . Архивировано из оригинала 4 сентября 2022 г. Проверено 4 сентября 2022 г.
- ^ Троуэлл, Кина А.; Горошин, Сэм; Фрост, Дэвид Л.; Бергторсон, Джеффри М. (2020). «Использование сверхкритической воды для безкатализаторного окисления грубого алюминия для получения водорода» . Устойчивая энергетика и топливо . 4 (11): 5628–5635. дои : 10.1039/D0SE00996B . ISSN 2398-4902 . S2CID 225254629 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 06 сентября 2022 г.
- ^ Чжао, Дун-Лян; Чжан, Ян-Хуан (01 октября 2014 г.). «Прогресс исследований сплавов для хранения водорода на основе Mg» . Редкие металлы . 33 (5): 499–510. дои : 10.1007/s12598-014-0398-9 . ISSN 1867-7185 . S2CID 98790485 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ Кюи, Н.; Он, П.; Луо, JL (19 октября 1999 г.). «Материалы для хранения водорода на основе магния, модифицированные методом механического легирования» . Акта Материалия . 47 (14): 3737–3743. Бибкод : 1999AcMat..47.3737C . дои : 10.1016/S1359-6454(99)00249-9 . ISSN 1359-6454 .
- ^ Бобет, Дж.Л.; Акиба, Э; Накамура, Ю; Дарриет, Б. (1 октября 2000 г.). «Исследование свойств смеси Mg-M (M=Co, Ni и Fe), полученной методом реактивного механосплавления — водородосорбционных свойств» . Международный журнал водородной энергетики . 25 (10): 987–996. дои : 10.1016/S0360-3199(00)00002-1 . ISSN 0360-3199 .
- ^ Ямаура, Синъити; Ким, Хян Ён; Кимура, Хисамити; Иноуэ, Акихиса; Арата, Ёсиаки (16 декабря 2002 г.). «Электродные свойства быстрозатвердевшего аморфного сплава Mg67Ni23Pd10» . Журнал сплавов и соединений . 347 (1): 239–243. дои : 10.1016/S0925-8388(02)00759-4 . ISSN 0925-8388 .
- ^ Деуш, З; Джаозандри, Р; Гойетт, Дж; Бозе, Т.К. (29 июня 1999 г.). «Методика оценки влияния циклирования на термодинамические и кристаллические свойства сплава Mg2Ni» . Журнал сплавов и соединений . 288 (1): 269–276. дои : 10.1016/S0925-8388(99)00085-7 . ISSN 0925-8388 . Архивировано из оригинала 30 марта 2012 г. Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ Ли, Вэйян; Ли, Чуньшэн; Ма, Хуа; Чен, Цзюнь (01 мая 2007 г.). «Магниевые нанопроволоки: улучшенная кинетика поглощения и десорбции водорода» . Журнал Американского химического общества . 129 (21): 6710–6711. дои : 10.1021/ja071323z . ISSN 0002-7863 . ПМИД 17488082 .
- ^ Нильсен, Томас К.; Маникам, Кандавель; Хиршер, Майкл; Безенбахер, Флемминг; Дженсен, Торбен Р. (24 ноября 2009 г.). «Удержание нанокластеров MgH2 в нанопористых материалах каркаса аэрогеля» . АСУ Нано . 3 (11): 3521–3528. дои : 10.1021/nn901072w . ISSN 1936-0851 . ПМИД 19883120 .
- ^ Чжао-Каргер, Жижун; Ху, Цзяньцзян; Рот, Арне; Ван, Ди; Кюбель, Кристиан; Лостро, Вибке; Фихтнер, Максимилиан (1 ноября 2010 г.). «Измененные термодинамические и кинетические свойства MgH2, проникшего в микропористый каркас» . Химические коммуникации . 46 (44): 8353–8355. дои : 10.1039/C0CC03072D . ISSN 1364-548X . ПМИД 20890496 . Архивировано из оригинала 20 ноября 2021 г. Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ Ду, Цзяци; Лань, Чжицян; Чжан, Хао; Люй, Шаося; Лю, Хайчжэнь; Го, Цзинь (25 сентября 2019 г.). «Каталитическое улучшение свойств хранения водорода в сплаве на основе Mg за счет добавления нанокомпозита V2O3 на основе восстановленного оксида графена» . Журнал сплавов и соединений . 802 : 660–667. дои : 10.1016/j.jallcom.2019.06.221 . ISSN 0925-8388 . S2CID 197614310 .
- ^ Сюй, Ченг; Линь, Хуай-Цзюнь; Ван, Юнлей; Чжан, Пэн; Мэн, Юин; Чжан, Яо; Лю, Яна; Чжан, Цзигуан; Ли, Лицюань; Ши, Цянь; Ли, Вэй (25 апреля 2019 г.). «Каталитическое влияние образованных in situ нано-Mg2Ni и Mg2Cu на свойства хранения водорода в гидридных композитах Mg-Y» . Журнал сплавов и соединений . 782 : 242–250. дои : 10.1016/j.jallcom.2018.12.223 . ISSN 0925-8388 . S2CID 139886102 .
- ^ Чжу, М.; Ван, Х.; Оуян, LZ; Цзэн, MQ (1 февраля 2006 г.). «Структура композитов и свойства хранения водорода в сплавах на основе Mg» . Международный журнал водородной энергетики . HTM 2004. 31 (2): 251–257. doi : 10.1016/j.ijhydene.2005.04.030 . ISSN 0360-3199 .
- ^ Лу, Чонг; Цзоу, Цзяньсинь; Цзэн, Сяоцинь; Дин, Вэньцзян; Шао, Хуайюй (25 ноября 2019 г.). «Повышенные водородосорбционные свойства композита ядро-оболочка со структурой Mg@NaBH4/MgB2» . Журнал сплавов и соединений . 810 : 151763. doi : 10.1016/j.jallcom.2019.151763 . ISSN 0925-8388 . S2CID 202212456 .
- ^ Перейти обратно: а б Оуян, Лючжан; Лю, Фен; Ван, Хуэй; Лю, Цзянвэнь; Ян, Сюй-Шэн; Сунь, Лисянь; Чжу, Мин (август 2020 г.). «Соединения для хранения водорода на основе магния: обзор» . Журнал сплавов и соединений . 832 : 154865. doi : 10.1016/j.jallcom.2020.154865 . hdl : 10397/104153 . S2CID 216182360 . Архивировано из оригинала 15 июня 2022 г. Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ Ябэ, Т.; Багери, Б.; Окубо, Т.; Учида, С.; Ёсида, К.; Фунацу, Т.; Оиси, Т.; Дайто, К.; Ишиока, М.; Ясунага, Н.; Сато, Ю.; Сандаш, К.; Окамото, Ю.; Янагитани, К. (15 октября 2008 г.). «Лазер класса 100 Вт с солнечной накачкой для устойчивого магниево-водородного энергетического цикла» . Журнал прикладной физики . 104 (8):083104–083104–8. Бибкод : 2008JAP...104h3104Y . дои : 10.1063/1.2998981 . ISSN 0021-8979 . Архивировано из оригинала 0 августа 2022 г. Получено 0 сентября 2022 г.
- ^ Ли, Цзюнь-Цзяо; Ван, Чонг-Чен; Го, Цзе; Цуй, Цзин-Жуй; Ван, Пэн; Чжао, Чен (08 января 2018 г.). «Три координационных соединения на основе трис (1-имидазолил) бензола: гидротермальный синтез, кристаллическая структура и характеристики адсорбции по отношению к органическим красителям» . Многогранник . 139 : 89–97. дои : 10.1016/j.poly.2017.10.011 . ISSN 0277-5387 .
- ^ «Предварительный просмотр Scopus – Scopus – Добро пожаловать в Scopus» . www.scopus.com . Архивировано из оригинала 06 сентября 2019 г. Проверено 19 ноября 2021 г.
- ^ Шао, Хуайюй; Синь, Гунгбяо; Чжэн, Цзе; Ли, Синго; Акиба, Эцуо (1 июля 2012 г.). «Нанотехнологии в материалах на основе Mg для хранения водорода» . Нано Энергия . 1 (4): 590–601. дои : 10.1016/j.nanoen.2012.05.005 . ISSN 2211-2855 . Архивировано из оригинала 07.11.2012 . Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ Фихтнер, Максимилиан; Анхель, Йенс; Дров, Олаф; Глосс, Андреас; Рубнер, Оливер; Альрикс, Рейнхарт (01 октября 2003 г.). «Структура аланат магния» . Неорганическая химия . 42 (22): 7060–7066. дои : 10.1021/ic034160y . ISSN 0020-1669 . ПМИД 14577773 .
- ^ Дилтс, Дж. А.; Эшби, ЕС (июнь 1972 г.). «Термическое разложение сложных гидридов металлов» . Неорганическая химия . 11 (6): 1230–1236. дои : 10.1021/ic50112a015 . ISSN 0020-1669 .
- ^ РЕСАН, М; Хэмптон, М; ЛОМНЕСС, Дж; СЛЭТТЕРИ, Д. (октябрь 2005 г.). «Влияние различных катализаторов на характеристики выделения водорода и поглощения LiAlH» . Международный журнал водородной энергетики . 30 (13–14): 1413–1416. doi : 10.1016/j.ijhydene.2004.12.009 . ISSN 0360-3199 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ Арес, младший; Аге-Зинсу, К.-Ф.; Порку, М.; Сайкс, Дж. М.; Дорнхейм, М.; Классен, Т.; Борман, Р. (май 2008 г.). «Термическое и механоактивированное разложение LiAlH 4 » . Бюллетень исследования материалов . 43 (5): 1263–1275. doi : 10.1016/j.materresbull.2007.05.018 . ISSN 0025-5408 .
- ^ Перейти обратно: а б с Миланезе, Кьяра; Гаррони, Себастьяно; Дженнари, Фабиана; Марини, Амедео; Классен, Томас; Дорнхейм, Мартин; Пистидда, Клаудио (24 июля 2018 г.). «Твердотельное хранение водорода в аланатах и соединениях на их основе: обзор» . Металлы . 8 (8): 567. дои : 10.3390/met8080567 . hdl : 11336/97224 . ISSN 2075-4701 . Текст был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0. Архивировано 16 октября 2017 г. на Wayback Machine .
- ^ Балема, вице-президент; Винч, JW; Деннис, КВ; Пруски, М.; Печарский В.К. (ноябрь 2001 г.). «Твердотельные превращения в LiAlH 4 , катализируемые титаном , при высокоэнергетическом измельчении в шарах» . Журнал сплавов и соединений . 329 (1–2): 108–114. дои : 10.1016/s0925-8388(01)01570-5 . ISSN 0925-8388 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ Исмаил, М.; Чжао, Ю.; Ю, ХБ; Ранджбар, А.; Доу, SX (март 2011 г.). «Улучшение десорбции водорода в аланате лития за счет добавления композита ОУНТ – металлический катализатор» . Международный журнал водородной энергетики . 36 (5): 3593–3599. doi : 10.1016/j.ijhydene.2010.12.050 . ISSN 0360-3199 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ Лю, Гуан, Лифан, Хуатан (март 2013 г. Ли , Яньань , Ли, Фангюань, Сюй , . ) Журнал водородной энергетики . 38 (9): 3695–3701 . 10.1016/j.ijhydene.2013.01.088 . ISSN 0360-3199 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ Шуан; Цзоу, Юн-Цзинь; Сунь, Сюй, Фэнь (февраль 2012 г.). Ли, Чжибао; Си, Сяолян; Ван , LiAlH 4, дестабилизированный K2TiF6» . Международный журнал водородной энергетики . 37 (4): 3261–3267. doi : 10.1016/j.ijhydene.2011.10.038 . ISSN 0360-3199 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ Тан, Цзя-Йен; Цай, Вен-Та (август 2015 г.). «Каталитическое и ингибирующее действие МУНТ, украшенных Pd и Pt, на поведение дегидрирования LiAlH 4 » . Международный журнал водородной энергетики . 40 (32): 10185–10193. doi : 10.1016/j.ijhydene.2015.06.106 . ISSN 0360-3199 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ Эшби, ЕС; Кобец, П. (сентябрь 1966 г.). «Прямой синтез Na 3 AlH 6 » . Неорганическая химия . 5 (9): 1615–1617. дои : 10.1021/ic50043a034 . ISSN 0020-1669 .
- ^ Мориока, Хироюки; Какизаки, Кеничи; Чунг, Сай-Чонг; Ямада, Ацуо (апрель 2003 г.). «Обратимое водородное разложение KAlH 4 » . Журнал сплавов и соединений . 353 (1–2): 310–314. дои : 10.1016/s0925-8388(02)01307-5 . ISSN 0925-8388 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ Арес, Хосе Р.; Аге-Зинсу, Кондо-Франсуа; Леардини, Фабрис; Феррер, Исабель Хименес; Фернандес, Хосе-Франциско; Го, Чжэн-Сяо; Санчес, Карлос (26 марта 2009 г.). «Механизм абсорбции/десорбции водорода в аланате калия (KAlH 4 ) и усиление легированием TiCl 3 » . Журнал физической химии С. 113 (16): 6845–6851. дои : 10.1021/jp807184v . ISSN 1932-7447 . S2CID 93043691 .
- ^ Мюллер, Бенджамин (2011). «Хранение энергии с использованием метана и энергонесущих веществ - термодинамическое сравнение» [Хранение энергии путем метанизации CO2 и энергонесущих соединений: термодинамическое сравнение]. Технология инженера-химика (на немецком языке). 83 (11): 2002–2013. дои : 10.1002/cite.201100113 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Он, Тенг; Пей, Цицзюнь; Чен, Пин (01 сентября 2015 г.). «Жидкие органические носители водорода» . Журнал энергетической химии . 24 (5): 587–594. дои : 10.1016/j.jechem.2015.08.007 . Архивировано из оригинала 09 марта 2021 г. Проверено 29 ноября 2019 г.
- ^ Тейхманн, Дэниел; Арльт, Вольфганг; Вассершайд, Питер; Фрейманн, Раймонд (2011). «Энергоснабжение будущего на основе жидких органических носителей водорода (LOHC)». Энергетика и экология . 4 (8): 2767–2773. дои : 10.1039/C1EE01454D .
- ^ Патент США 7351395 «Хранение водорода путем обратимого гидрирования пи-сопряженных субстратов».
- ^ Брюкнер, Николь (2013). «Оценка промышленно применяемых теплоносителей в качестве систем-носителей жидкого органического водорода». ChemSusChem . 7 (1): 229–235. дои : 10.1002/cssc.201300426 . ПМИД 23956191 .
- ^ Граземанн, Мартин; Лауренци, Габор (18 июля 2012 г.). «Муравьиная кислота как источник водорода – последние разработки и будущие тенденции». Энергетика и экология . 5 (8): 8171–8181. дои : 10.1039/C2EE21928J .
- ^ Ван, Бо; Гудман, Д. Уэйн; Фромант, Гилберт Ф. (25 января 2008 г.). «Кинетическое моделирование получения чистого водорода из декалина». Журнал катализа . 253 (2): 229–238. дои : 10.1016/j.jcat.2007.11.012 .
- ^ Кария, Нобуко; Фукуока, Ацуши; Итикава, Масару (10 июля 2002 г.). «Эффективное выделение водорода из жидких циклоалканов на Pt-содержащих катализаторах, нанесенных на активные угли, в «влажно-сухих многофазных условиях» ». Прикладной катализ А: Общие сведения . 233 (1–2): 91–102. дои : 10.1016/S0926-860X(02)00139-4 .
- ^ Йолджулар, Севим; Ольгун, Озден (01 ноября 2008 г.). «Катализаторы Ni/Al2O3 и их активность в дегидрировании метилциклогексана для получения водорода». Катализ сегодня . Избранные доклады VIII сессии водородного общества EUROPACAT, Турку, Финляндия, 26–31 августа 2007 г. 138 (3–4): 198–202. дои : 10.1016/j.cattod.2008.07.020 .
- ^ Клот, Эрик; Эйзенштейн, Одиль; Крэбтри, Роберт Х. (30 мая 2007 г.). «Вычислительные взаимосвязи структура-активность при хранении H2: как размещение атомов N влияет на температуру выделения в органических жидких материалах для хранения». Химические коммуникации (22): 2231–2233. дои : 10.1039/B705037B . ПМИД 17534500 .
- ^ Эблагон, Катажина Морава; Тэм, Кин; Цанг, Шик Чи Эдман (2012). «Сравнение каталитических характеристик нанесенного рутения и родия при гидрировании 9-этилкарбазола для хранения водорода». Энергетика и экология . 5 (9): 8621. дои : 10.1039/C2EE22066K .
- ^ Страке, Марсело П.; Эбелинг, Гюнтер; Каталония, Ренато; Дюпон, Джейртон (2007). «Материалы для хранения водорода на основе имидазолиевых ионных жидкостей». Энергетика и топливо . 21 (3): 1695–1698. дои : 10.1021/ef060481t .
- ^ Фелли, К; Дайсон, ПиДжей; Лауренчи, Г (2008). «Жизнеспособная система хранения водорода, основанная на селективном разложении муравьиной кислоты с рутениевым катализатором». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 47 (21): 3966–8. дои : 10.1002/anie.200800320 . ПМИД 18393267 .
- ^ Ф. Жоо (2008). «Прорывы в хранении водорода: муравьиная кислота как устойчивый материал для хранения водорода». ChemSusChem . 1 (10): 805–8. Бибкод : 2008ЧСЧ...1..805Ж . дои : 10.1002/cssc.200800133 . ПМИД 18781551 .
- ^ П.Г. Джессоп, в «Справочнике по гомогенному гидрированию» (ред.: Дж.Г. де Врис, К.Дж. Эльзевир), Wiley-VCH, Вайнхайм, Германия, 2007 , стр. 489–511.
- ^ П.Г. Джессоп; Ф. Жоо; К.-К. Тай (2004). «Последние достижения в области гомогенного гидрирования диоксида углерода». Обзоры координационной химии . 248 (21–24): 2425. doi : 10.1016/j.ccr.2004.05.019 .
- ^ ЭЙВЕРИ, W (1988). «Роль аммиака в водородной экономике». Международный журнал водородной энергетики . 13 (12): 761–773. дои : 10.1016/0360-3199(88)90037-7 . ISSN 0360-3199 .
- ^ Экономика аммиака . Архивировано 13 мая 2008 г. в Wayback Machine . Memagazine.org (10 июля 2003 г.)
- ^ Лэмб, Кристина Э.; Долан, Майкл Д.; Кеннеди, Даниэль Ф. (05 февраля 2019 г.). «Аммиак для хранения водорода; Обзор каталитического разложения аммиака, выделения и очистки водорода» . Международный журнал водородной энергетики . 44 (7): 3580–3593. doi : 10.1016/j.ijhydene.2018.12.024 . ISSN 0360-3199 . S2CID 104446684 .
- ^ Блигаард, Т.; Норсков, Дж. К.; Даль, С.; Маттисен, Дж.; Кристенсен, Швейцария; Сехестед, Дж. (15 мая 2004 г.). «Соотношение Брёнстеда-Эванса-Полани и кривая вулкана в гетерогенном катализе» . Журнал катализа . 224 (1): 206–217. дои : 10.1016/j.jcat.2004.02.034 . ISSN 0021-9517 . Архивировано из оригинала 16 июля 2020 г. Проверено 18 ноября 2020 г.
- ^ Долан, Майкл Д.; Виано, Дэвид М.; Лэнгли, Мэтью Дж.; Лэмб, Кристина Э. (01 марта 2018 г.). «Трубчатые ванадиевые мембраны для очистки водорода» . Журнал мембранной науки . 549 : 306–311. дои : 10.1016/j.memsci.2017.12.031 . ISSN 0376-7388 .
- ^ Пак, Су-Джин; Ким, Бён Джу (15 ноября 2005 г.). «Очистка от аммиака активированных углеродных волокон, полученных оксифторированием» . Журнал коллоидной и интерфейсной науки . 291 (2): 597–599. Бибкод : 2005JCIS..291..597P . doi : 10.1016/j.jcis.2005.05.012 . ISSN 0021-9797 . ПМИД 15975585 .
- ^ Фокус Дания. Архивировано 27 сентября 2007 г. в Wayback Machine . Netpublikationer.dk (13 июня 2006 г.)
- ^ «Ликвидный актив» . Инженер . 15 января 2008 г. Архивировано из оригинала 9 декабря 2012 г. Проверено 9 января 2015 г.
- ^ Зонг, Дж., Дж. Т. Мэг и Р. А. Паскаль-младший, Исключительное стерическое скопление в ин-бис (гидросилане), J. Am. хим. Соц. 2013, 135, 13235-13237.
- ^ Эчеверрия, Хорхе; Оллон, Габриэль; Альварес, Сантьяго (2017). «Межмолекулярные взаимодействия в гидридах группы 14: за пределами контактов CH···HC». Международный журнал квантовой химии . 117 (21): e25432. дои : 10.1002/qua.25432 .
- ^ Сборник водородной энергетики. Том 2: Хранение, транспортировка и инфраструктура водорода. Том в серии публикаций Woodhead Publishing в журнале «Энергетика», 2016 г., глава 8 – Другие методы физического хранения водорода. два : 10.1016/B978-1-78242-362-1.00008-0
- ^ Бьёрнес, Кристиан. «Оценка потенциала водорода для глобального потепления» , Центр международных исследований климата и окружающей среды , 7 июня 2023 г. Получено 15 июня 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б Донг, Цзиньсян; Ван, Сяоянь; Сюй, Хун; Чжао, Цян; Ли, Цзиньпин (1 декабря 2007 г.). «Хранение водорода в нескольких микропористых цеолитах» . Международный журнал водородной энергетики . 32 (18): 4998–5004. doi : 10.1016/j.ijhydene.2007.08.009 . ISSN 0360-3199 .
- ^ Рен, Цзяньвэй; Мусёка, Николас М.; Лангми, Генриетта В.; Мате, Мхулу; Ляо, Шиджун (05 января 2017 г.). «Текущие тенденции исследований и перспективы решений по хранению водорода на основе материалов: критический обзор» . Международный журнал водородной энергетики . 42 (1): 289–311. doi : 10.1016/j.ijhydene.2016.11.195 . ISSN 0360-3199 .
- ^ Ли, Инвэй; Ян, Ральф Т. (1 августа 2006 г.). «Хранение водорода в цеолитах типа X с низким содержанием кремния» . Журнал физической химии Б. 110 (34): 17175–17181. дои : 10.1021/jp0634508 . ISSN 1520-6106 . ПМИД 16928014 .
- ^ Севилья, Марта; Мокая, Роберт (21 марта 2014 г.). «Применение активированного угля для хранения энергии: суперконденсаторы и хранение водорода». Энергетическая среда. Наука . 7 (4): 1250–1280. дои : 10.1039/c3ee43525c . hdl : 10261/140713 . ISSN 1754-5706 .
- ^ Бланкеншип II, Трой Скотт; Балахмар, Нора; Мокая, Роберт (16 ноября 2017 г.). «Богатый кислородом микропористый уголь с исключительной способностью аккумулировать водород» . Природные коммуникации . 8 (1): 1545. Бибкод : 2017NatCo...8.1545B . дои : 10.1038/s41467-017-01633-x . ISSN 2041-1723 . ПМК 5691040 . ПМИД 29146978 .
- ^ Бланкеншип, Трой Скотт; Мокая, Роберт (06 декабря 2017 г.). «Углерод, полученный из окурка, имеет сверхвысокую площадь поверхности и беспрецедентную емкость хранения водорода» (PDF) . Энергетика и экология . 10 (12): 2552–2562. дои : 10.1039/c7ee02616a . ISSN 1754-5706 . S2CID 104050734 . Архивировано (PDF) из оригинала 28 апреля 2019 г. Проверено 27 июня 2019 г.
- ^ Графен как подходящее вещество для хранения водорода. Архивировано 5 декабря 2008 г. в Wayback Machine . Physicsworld.com
- ^ Графен в графан. Архивировано 8 июня 2011 г. в Wayback Machine . Rsc.org. январь 2009 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Шет, Сачин П.; Шанмуга Прия, С.; Судхакар, К.; Тахир, Мухаммед (март 2021 г.). «Обзор современных тенденций потенциального использования металлоорганических каркасов для хранения водорода» . Международный журнал водородной энергетики . 46 (21): 11782–11803. doi : 10.1016/j.ijhydene.2021.01.020 . ISSN 0360-3199 . S2CID 233623695 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 21 ноября 2021 г.
- ^ Ся, Лянчжи; Лю, Цин (январь 2017 г.). «Адсорбция H2 на металлоорганических каркасах на основе алюминия: расчетное исследование» . Вычислительное материаловедение . 126 : 176–181. дои : 10.1016/j.commatsci.2016.09.039 . ISSN 0927-0256 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 21 ноября 2021 г.
- ^ Ахмед, Алауддин; Сет, Саона; Пюревал, Джастин; Вонг-Фой, Антек Г.; Винстра, Майк; Мацгер, Адам Дж.; Сигел, Дональд Дж. (05 апреля 2019 г.). «Исключительное хранение водорода достигнуто путем скрининга почти полумиллиона металлоорганических структур» . Природные коммуникации . 10 (1): 1568. Бибкод : 2019NatCo..10.1568A . дои : 10.1038/s41467-019-09365-w . ISSN 2041-1723 . ПМК 6450936 . ПМИД 30952862 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 21 ноября 2021 г.
- ^ Лю, Цзя; Цзоу, Жуцян; Чжао, Янли (ноябрь 2016 г.). «Последние разработки в области пористых материалов для хранения H2 и CH4» . Буквы тетраэдра . 57 (44): 4873–4881. дои : 10.1016/j.tetlet.2016.09.085 . ISSN 0040-4039 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 21 ноября 2021 г.
- ^ Роша, Себастьен; Полак-Красна, Катажина; Тиан, Ми; Холифилд, Лейтон Т.; Мэйс, Тимоти Дж.; Боуэн, Кристофер Р.; Берроуз, Эндрю Д. (2017). «Хранение водорода в перерабатываемых микропористых композитах на основе полимеров» . Журнал химии материалов А. 5 (35): 18752–18761. дои : 10.1039/c7ta05232d . hdl : 1983/0c7e3254-3967-4318-83a1-91e9696b8dae . ISSN 2050-7488 . S2CID 104093990 .
- ^ MOF-74 - Потенциальное соединение для хранения водорода. Архивировано 20 июня 2012 г. в Wayback Machine . Nist.gov
- ^ Исследователи демонстрируют хранение водорода в 7,5 мас.% в MOF. Архивировано 28 февраля 2007 г. в Wayback Machine . Конгресс зеленых автомобилей (06 марта 2006 г.)
- ^ Новый материал MOF с поглощением водорода до 10 мас.%. Архивировано 7 мая 2010 г. в Wayback Machine . 22 февраля 2009 г.
- ^ Мэтт МакГрат (18 апреля 2020 г.). «Изменение климата: прорыв в области «губки для ванны» может повысить чистоту автомобилей» . Новости Би-би-си . Архивировано из оригинала 19 апреля 2020 года . Проверено 19 апреля 2020 г.
- ^ Чжицзе Чен (2020). «Балансирование объемного и гравиметрического поглощения высокопористыми материалами для получения чистой энергии» . Наука . 368 (6488): 297–303. Бибкод : 2020Sci...368..297C . дои : 10.1126/science.aaz8881 . ПМИД 32299950 . S2CID 215789994 . Архивировано из оригинала 25 февраля 2022 года . Проверено 19 апреля 2020 г.
- ^ Р. К. Ахлувалия, Т. К. Хуа, Дж. К. Пэн и Р. Кумар. Анализ системного уровня вариантов хранения водорода. Архивировано 19 июля 2011 г. в Wayback Machine . Обзор водородной программы Министерства энергетики США 2010 г., Вашингтон, округ Колумбия, 8–11 июня 2010 г.
- ^ Стивен Лэшер Анализ материалов для хранения водорода и бортовых систем. Архивировано 29 сентября 2011 г. в Wayback Machine . Ежегодный обзор заслуг Министерства энергетики США, 7–11 июня 2010 г.
- ^ С&ТР | Установление мирового рекорда вождения на водороде. Архивировано 3 декабря 2008 г. в Wayback Machine . Llnl.gov (12 июня 2007 г.)
- ^ Компактное хранилище (L)H2 с длительным периодом покоя в криогенных сосудах под давлением. Архивировано 29 сентября 2011 г. в Wayback Machine . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса, 8 июня 2010 г.
- ^ Технические сессии , заархивированные 11 июля 2011 г. в Wayback Machine . ФИСИТА 2010
- ^ Хасанпуриузбанд, Алиакбар; Джунаки, Эдрис; Вашигани Фарахани, Мехрдад; Такея, Сатоши; Руппель, Кэролайн; Ян, Цзиньхай; Дж. Инглиш, Найл; М. Шикс, Джудит; Эдлманн, Катриона; Мехрабян, Хади; М. Аман, Закари; Тохиди, Бахман (2020). «Газовые гидраты в устойчивой химии» . Обзоры химического общества . 49 (15): 5225–5309. дои : 10.1039/C8CS00989A . hdl : 1912/26136 . ПМИД 32567615 . S2CID 219971360 .
- ^ Флорусс, LJ; Питерс, CJ; Шунман, Дж; Хестер, КК; Кох, Калифорния; декабрь, Сан-Франциско; Марш, КН; Слоан, Эд (2004). «Стабильные кластеры водорода низкого давления, хранящиеся в бинарном клатратном гидрате». Наука . 306 (5695): 469–71. Бибкод : 2004Sci...306..469F . дои : 10.1126/science.1102076 . ПМИД 15486295 . S2CID 38107525 .
- ^ Жеваго, Северная Каролина; Глебов, В.И. (2007). «Хранение водорода в капиллярных массивах». Преобразование энергии и управление . 48 (5): 1554–1559. Бибкод : 2007ECM....48.1554Z . дои : 10.1016/j.enconman.2006.11.017 .
- ^ Жеваго, Северная Каролина; Денисов Е.И.; Глебов, В.И. (2010). «Экспериментальное исследование хранения водорода в капиллярных решетках». Международный журнал водородной энергетики . 35 : 169–175. doi : 10.1016/j.ijhydene.2009.10.011 .
- ^ Дэн Элиезер и др. Новая технология хранения водорода в капиллярных массивах . C.En и БАМ
- ^ Жеваго, Северная Каролина; Чабак, А.Ф.; Денисов Е.И.; Глебов В.И.; Коробцев, СВ (2013). «Хранение криосжатого водорода в гибких стеклянных капиллярах». Международный журнал водородной энергетики . 38 (16): 6694–6703. doi : 10.1016/j.ijhydene.2013.03.107 .
- ^ Перейти обратно: а б Далай, Шридхар; Савитри, Виджаялакшми (26 октября 2017 г.). «Исследование влияния загрузки кобальта на теплопроводность и емкость хранения водорода полых стеклянных микросфер (HGM)» . МатериалыСегодня: Труды . 4 (11): 11608–11616. дои : 10.1016/j.matpr.2017.09.072 . Проверено 16 ноября 2020 г.
- ^ Ци, Сяобо; Гао, Конг; Чжан, Чжанвэнь; Чен, Суфен; Ли, Бо; Вэй, Шэн (январь 2012 г.). «Производство и определение характеристик полых стеклянных микросфер с высоким коэффициентом диффузии для хранения водорода» . Международный журнал водородной энергетики . 37 (2): 1518–1530. doi : 10.1016/j.ijhydene.2011.10.034 . Проверено 16 ноября 2020 г.
- ^ Рэпп, Дуглас; Шелби, Джеймс (1 декабря 2004 г.). «Фотоиндуцированная водородная дегазация стекла» . Журнал некристаллических твердых тел . 349 : 254–259. Бибкод : 2004JNCS..349..254R . doi : 10.1016/j.jnoncrysol.2004.08.151 . Проверено 16 ноября 2020 г.
- ^ Зарезаде Мехризи, Маджид; Абди, Джафар; Резаказеми, Машаллах; Салехи, Эхсан (10 июля 2020 г.). «Обзор последних достижений в области полых сфер для хранения водорода» . Международный журнал водородной энергетики . 45 (35): 17583–17604. doi : 10.1016/j.ijhydene.2020.04.201 . S2CID 225544099 . Проверено 16 ноября 2020 г.
- ^ «Исследования и разработки крупных стационарных емкостей для хранения водорода/СПГ/ГХПГ» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 3 марта 2016 г. Проверено 14 июля 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б «РАБОЧИЙ ДОКУМЕНТ ПЕРСОНАЛА КОМИССИИ: Хранение энергии – роль электричества» (PDF) . Европейская комиссия. 1 февраля 2017 г. Архивировано (PDF) из оригинала 8 ноября 2020 г. . Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ Хасанпуриузбанд, Алиакбар; Джунаки, Эдрис; Эдлманн, Катриона; Хазелдин, Р. Стюарт (2021). «Морское геологическое хранение водорода: лучший ли это вариант для достижения нулевого уровня выбросов?» . ACS Energy Lett . 6 (6): 2181–2186. doi : 10.1021/acsenergylett.1c00845 . hdl : 20.500.11820/4de280c0-20f2-40be-bdeb-31ef68929826 . S2CID 236299486 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 27 июня 2022 г.
- ^ 1994 - Аннотация ECN . Архивировано 2 января 2004 г. в Wayback Machine . Hyweb.de
- ^ «Исследование европейской сети возобновляемых источников энергии» (PDF) . Брюссель: Европейский Союз. Январь 2012 г., стр. 86, 188. Архивировано (PDF) из оригинала 17 июля 2019 г. Проверено 2 сентября 2012 г.
- ^ «Зачем хранить крупномасштабные прерывистые возобновляемые источники энергии с помощью водорода?» . Хюндер . Архивировано из оригинала 11 ноября 2013 г. Проверено 25 ноября 2018 г.
- ^ «Хранение возобновляемой энергии: является ли водород жизнеспособным решением?» (PDF) . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Эффективный перенос энергии Северного моря на берег» (PDF) . Всемирный энергетический совет Нидерланды. Архивировано (PDF) из оригинала 23 апреля 2018 года . Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ Гердес, Джастин (10 апреля 2018 г.). «Включение заброшенных нефтяных и газовых скважин в число «электронных резервов» » . Гринтек Медиа . Архивировано из оригинала 23 апреля 2018 г. Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ 1979 - Подземное хранилище водорода. Итоговый отчет.
- ^ система пещер для хранения водорода
- ^ Хасанпуриузбанд, Алиакбар; Джунаки, Эдрис; Эдлманн, Катриона; Хазелдин, Р. Стюарт (2021). «Морское геологическое хранение водорода: лучший ли это вариант для достижения нулевого уровня выбросов?» . ACS Energy Lett . 6 (6): 2181–2186. doi : 10.1021/acsenergylett.1c00845 . hdl : 20.500.11820/4de280c0-20f2-40be-bdeb-31ef68929826 . S2CID 236299486 .
- ^ Хранение энергии, 2012 г.
- ^ 1994 - Аннотация ECN
- ^ «2006-Подземное хранение водорода в геологических формациях» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 13 июня 2007 г. Проверено 27 февраля 2024 г.
- ^ Брукхейвенская национальная лаборатория - Итоговый отчет
- ^ Крупномасштабное подземное хранилище водорода для обеспечения будущих поставок энергии. Архивировано 28 июля 2014 г. в Wayback Machine.
- ^ ЛИНДБЛОМ УЭ; Концептуальный проект хранения сжатого водорода в шахтных пещерах
- ^ Анализ энергетических технологий: перспективы водорода и топливных элементов (Международное энергетическое агентство, 2005), стр.70
- ^ ORNL-Pag.20. Архивировано 6 декабря 2008 г. в Wayback Machine.
- ^ Тарковский, Радослав (01.05.2019). «Подземное хранилище водорода: характеристика и перспективы» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 105 : 86–94. дои : 10.1016/j.rser.2019.01.051 . ISSN 1364-0321 . S2CID 115848429 .
- ^ Перейти обратно: а б Тиягараджан, Суган Радж; Эмади, Хосейн; Хусейн, Атар; Патангж, Пратамеш; Уотсон, Маршалл (1 июля 2022 г.). «Комплексный обзор механизмов и эффективности подземного хранения водорода» . Журнал хранения энергии . 51 : 104490. doi : 10.1016/j.est.2022.104490 . ISSN 2352-152X . S2CID 247822881 .
- ^ Перейти обратно: а б Малаховская, Александра; Лукасик, Наталья; Миодуска, Иоанна; Гембицкий, Яцек (январь 2022 г.). «Хранение водорода в геологических формациях — потенциал соляных пещер» . Энергии . 15 (14): 5038. doi : 10.3390/en15145038 . ISSN 1996-1073 .
- ^ Гргич, Д.; Аль Сахьюни, Ф.; Гольфье, Ф.; Мумни, М.; Шумакер, Л. (01 февраля 2022 г.). «Эволюция газопроницаемости каменной соли при различных условиях нагрузки и влияние на подземное хранение водорода в соляных кавернах» . Механика горных пород и горная инженерия . 55 (2): 691–714. Бибкод : 2022RMRE...55..691G . дои : 10.1007/s00603-021-02681-y . ISSN 1434-453X . S2CID 240290598 .
- ^ Перейти обратно: а б Ланкоф, Лешек; Тарковский, Радослав (31 июля 2020 г.). «Оценка возможности подземного хранения водорода в пластовых солях» . Международный журнал водородной энергетики . 45 (38): 19479–19492. doi : 10.1016/j.ijhydene.2020.05.024 . ISSN 0360-3199 . S2CID 225452215 .
- ^ Панфилов, Михаил (декабрь 2010 г.). «Подземное хранение водорода: самоорганизация на месте и образование метана» . Транспорт в пористых средах . 85 (3): 841–865. Бибкод : 2010TPMed..85..841P . дои : 10.1007/s11242-010-9595-7 . ISSN 0169-3913 . S2CID 121951492 .
- ^ система анализа затрат жизненного цикла геологического хранения водорода.
- ^ Хьюндер
- ^ Хранение возобновляемой энергии: является ли водород жизнеспособным решением? [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Роль хранения водорода в экологически чистой энергосистеме.
- ^ «Подземное хранилище солнца - Публикации - Пресса/Публикации» . Архивировано из оригинала 16 апреля 2019 г. Проверено 16 апреля 2019 г.
- ^ Хорняк, Тим (1 ноября 2020 г.). «Приближается глобальный бум водородной энергетики стоимостью 11 триллионов долларов. Вот что может его спровоцировать» . CNBC . Архивировано из оригинала 20 мая 2021 года.
- ^ Сайран, Катажина (июнь 2020 г.). «Взгляд на форму соляных пещер» . Архив горных наук . 65(2):363-398. Университет науки и технологий AGH в Кракове: 384. doi : 10.24425/ams.2020.133198 .
- ^ Рати, Акшат (11 декабря 2017 г.). «Батареи не могут решить самую большую в мире проблему хранения энергии. Решение есть у одного стартапа» . qz.com . Кварц. Архивировано из оригинала 23 апреля 2018 года . Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ «Мюнхенский стартап в сфере экологически чистых технологий Electrochaea и венгерская коммунальная компания MVM создают совместное предприятие по производству электроэнергии из газа» . Группа МВМ. 24 октября 2016 г. Архивировано из оригинала 23 апреля 2018 г. Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ «SoCalGas и Opus 12 успешно демонстрируют технологию, которая упрощает преобразование углекислого газа в сохраняемую возобновляемую энергию» . prnewswire.com . прньюсвайр. Архивировано из оригинала 23 апреля 2018 года . Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ Эмброуз, Джиллиан (6 января 2018 г.). «Энергетические сети впервые готовятся к подмешиванию водорода в газовую сеть» . Телеграф . Архивировано из оригинала 23 апреля 2018 г. Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ Анскомб, Надя (4 июня 2012 г.). «Хранение энергии: может ли водород быть ответом?» . Солнечный Новус сегодня . Архивировано из оригинала 19 августа 2013 года . Проверено 3 ноября 2012 г.
- ^ «naturalhy.net» (PDF) . www.naturalhy.net . Архивировано из оригинала (PDF) 18 января 2012 года.
- ^ Майк Милликин (18 ноября 2014 г.). «Toyota FCV Mirai запускается в Лос-Анджелесе; первоначальные характеристики TFCS; аренда за 57 500 или 499 долларов; опираясь на аналогию с Prius» . Конгресс зеленых автомобилей. Архивировано из оригинала 21 ноября 2014 г. Проверено 23 ноября 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б Хусейн, АК (2015). «Применение нанотехнологий в возобновляемых источниках энергии - всесторонний обзор и понимание». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 42 : 460–476. дои : 10.1016/j.rser.2014.10.027 .
- ^ Эванс, Скарлетт (20 августа 2018 г.). «Исследователи создадут источник водородной энергии с помощью нанотехнологий» . Великобритания. Архивировано из оригинала 16 декабря 2018 года . Проверено 14 декабря 2018 г.
- ^ Зубрин, Роберт (2007). Энергетическая победа . Амхерст, Нью-Йорк: Книги Прометея. стр. 117-118 . ISBN 978-1-59102-591-7 .
Однако ситуация намного хуже, потому что, прежде чем водород можно будет куда-либо транспортировать, его необходимо либо сжать, либо сжижать. Чтобы превратить его в жидкость, его необходимо охладить до температуры -253 ° C (20 градусов выше абсолютного нуля). При таких температурах фундаментальные законы термодинамики делают холодильники крайне неэффективными. В результате около 40 процентов энергии водорода приходится тратить на его сжижение. Это снижает фактическую чистую энергетическую ценность нашего топливного продукта до 792 ккал. Кроме того, поскольку это криогенная жидкость, можно ожидать, что будет потеряно еще больше энергии, поскольку водород выкипает, поскольку он нагревается за счет утечки тепла из внешней среды во время транспортировки и хранения.
- ^ Саввидес, Ник (11 января 2017 г.). «Япония планирует использовать импортный сжиженный водород для топлива Олимпийских игр в Токио-2020» . Безопасность на море . Морской портал IHS Markit. Архивировано из оригинала 23 апреля 2018 г. Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ С.Садагиани, Мирхади (2 марта 2017 г.). «Внедрение и энергетический анализ новой конфигурации процесса криогенного сжижения водорода». Международный журнал водородной энергетики . 42 (9).
- ^ 1994 - Аннотация ECN . Архивировано 2 января 2004 г. в Wayback Machine . Hyweb.de. Проверено 8 января 2012 г.
- ^ Европейская сеть возобновляемых источников энергии. Архивировано 17 июля 2019 г. в Wayback Machine, стр. 86, 188.
- ^ «Хранение энергии – роль электричества» (PDF) . Европейская комиссия . Архивировано из оригинала (PDF) 8 ноября 2020 года . Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ «Хюндер» . Архивировано из оригинала 11 ноября 2013 г. Проверено 11 ноября 2013 г.
- ^ «Хранение возобновляемой энергии: является ли водород жизнеспособным решением?» (PDF) . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «ЭФФЕКТИВНОЕ ПРИНОСЕНИЕ ЭНЕРГИИ СЕВЕРНОГО МОРЯ НА БЕРЕГ» (PDF) . worldenergy.org . Всемирный энергетический совет Нидерланды. Архивировано (PDF) из оригинала 23 апреля 2018 года . Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ ГЕРДЕС, ДЖАСТИН (10 апреля 2018 г.). «Включение заброшенных нефтяных и газовых скважин в число «электронных резервов» » . greentechmedia.com . Вуд Маккензи. Архивировано из оригинала 23 апреля 2018 г. Проверено 22 апреля 2018 г.
- ^ Чанкетти, Лукас Фаччони (18 сентября 2014 г.). «Наукометрия применительно к материалам для хранения водорода» . Архивировано из оригинала 1 мая 2021 г. Проверено 19 ноября 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б Чанкетти, Лукас Фаччони; Лейва, Даниэль Родриго; Лопес де Фариа, Леандро Инночентини; Исикава, Томаз Тошими (14 февраля 2020 г.). «Наукометрический обзор исследований материалов для хранения водорода» . Международный журнал водородной энергетики . 22-я Всемирная конференция по водородной энергетике. 45 (8): 5356–5366. doi : 10.1016/j.ijhydene.2019.06.093 . ISSN 0360-3199 . S2CID 199075995 .
- ^ Джайн, Анкур; Итикава, Такаюки; Итикава, Такаюки; Агарвал, Шивани (06 августа 2018 г.), «Системы хранения водорода на основе азота: подробный обзор» , Технологии хранения водорода , Хобокен, Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons, Inc., стр. 39–88, doi : 10.1002/9781119460572.ch2 , ISBN 9781119460572 , S2CID 104929670 , получено 19 ноября 2021 г.
- ^ Тейхманн, Дэниел; Арльт, Вольфганг; Вассершайд, Питер; Фрейманн, Раймонд (2011). «Энергоснабжение будущего на основе жидких органических носителей водорода (LOHC)» . Энергетика и экология . 4 (8): 2767. doi : 10.1039/c1ee01454d . ISSN 1754-5692 . Архивировано из оригинала 16 октября 2022 г. Проверено 19 ноября 2021 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Наличие источника водорода с хранилищем в пещере
- Большое подземное хранилище водорода
- Хранение водорода в соляных пещерах для сглаживания ветровой энергетики (немецкий)
- 1993-Энергетика и водород стр.48.
- 2009-SNL-Геологическое хранилище водорода. Архивировано 6 июня 2022 г. в Wayback Machine.
- можно превратить в гибкий источник энергии Водород, хранящийся в соляных пещерах ,
- [1]
- Водородные резервуары MaHyTec
- Я стори
- Несси. Архивировано 20 февраля 2008 г. в Wayback Machine.
- Водород
- Водород как топливо будущего, доклад DLR; обсуждаются типы хранения водорода
- Аммиако-боран (NhxBHx)
- Хайвеб (1996)
- Исследование металлоорганического каркаса или наноклеток [2]. Архивировано 5 марта 2016 г. в Wayback Machine H2 Storage Projects.
- Технические данные по хранению водорода , заархивированные 18 мая 2008 г. на Wayback Machine.