Wodorowy przełom?
Radziecki program badawczy związany z podbojem kosmosu może przyczynić się do przełomu w technologii przechowywania wodoru wykorzystywanego jako paliwo. Niemieccy i izraelscy naukowcy zaadaptowali rozwiązania stosowane przez uczonych w ZSRR tak, by nadawały się do zasilania laptopów czy samochodów.
Wszystko zaczęło się w 2005 roku, gdy do izraelskiego przedsiębiorcy Mosze Sterna zgłosił się rosyjski naukowiec Jewgienij Wielikow i opowiedział mu o nowej technologii. Stern, który wcześniej nie miał do czynienia z alternatywnymi źródłami energii, tak bardzo uwierzył Rosjaninowi, że jego szwajcarska firma C.En rozpoczęła prace nad przystosowaniem radzieckich pomysłów do czasów współczesnych. Wszystko wskazuje na to, że prace zakończyły się sukcesem, czego dowodem może być certyfikat bezpieczeństwa, jaki przed trzema tygodniami wydał nowej technologii niemiecki Federalny Instytut Badań i Testowania Materiałów (BAM). BAM, na podstawie badań trwających od lutego 2008 roku, orzekł, że nowa metoda przechowywania jest bezpieczna.
Wodór jest trudno przechowywać, gdyż bardzo łatwo wycieka on ze zbiorników, co grozi eksplozją. C.En przystosowało opracowany w moskiewskim Instytucie Kurczatowa kapilarny system przechowywania wodoru. Izraelczycy proponują przechowywać go w wiązkach cienkich niezwykle wytrzymałych szklanych rurek. Nazywają to macierzą kapilarną. Macierz jest odporna na wycieki, a szkło jest dwukrotnie lżejsze od stosowanych obecnie do przechowywania wodoru zbiorników ze stali. Jednocześnie macierz kapilarna ma trzykrotnie większa pojemność. Jest przy tym tańsza od zbiornika stalowego.
Prototypowy zbiornik z wodorem ma składać się z obudowy, wewnątrz której będzie zamkniętych kilka macierzy kapilarnych. Każda z macierzy ma wymiary 20x20x80 centymetrówi składa się z rurek o średnicy kilku mikronów. Jej pojemność to 32 litry, co wystarcza do zmieszczenia 1,4 kilograma wodoru przechowywanego pod ciśnieniem 1200 atmosfer. Zbiornik ma pomieścić około 5 macierzy, czyli 7 kg wodoru, a więc ilość wystarczającą do przejechania około 500 kilometrów. Po zatankowaniu do pełna ma ważyć około 30 kilogramów. Na końcu wylotu ze zbiornika ma znajdować się ogniwo paliwowe, które będzie produkowało prąd z wodoru.
Eksperci są zaskoczeni osiągnięciami Izraelczyków. Mówią jednak, że jeśli macierz kapilarna wytrzyma silne zewnętrzne ciśnienie, to rzeczywiście może nadawać się do przechowywania paliwa dla pojazdów na wodór.
Firma C.En, która została założona przez Sterna, zebrała już 25 milionów dolarów od inwestorów z USA, Izraela, Rosji, Japonii, Korei Południowej i Włoch. Głównym naukowcem w firmie jest profesor z Uniwersytetu Ben Guriona, Dan Eliezer, wybitny ekspert ds. przechowywania wodoru, były doradca NASA i US Air Force. Początkowo był on bardzo sceptyczny. Jednak w 2007 roku pojechał do Moskwy i po miesiącu badań nad rosyjską technologią stwierdził, że warto zainwestować w nią swój czas. Na czele firmy stoi sam Stern, a Jewgienij Wielikow został jej honorowym prezesem. Instytut Kurczatowa będzie otrzymywał opłaty licencyjne, jako autor oryginalnego pomysłu.
Komentarze (25)
sig, 14 grudnia 2009, 21:11
Pozostaje tylko czekać na odpowiedź OPEC, jeśli informacje z artykułu potwierdzą się to będzie koniec silników spalinowych (ich jedyna zaleta to duża ilość energii z jednostki masy paliwa, poza tym maja same wady: są duże, ciężkie,skomplikowane (dużo części - dużo okazji do awarii) głośne, mało wydajne i dodatkowo uzyskują użyteczną moc w dość małym zakresie obrotów, co wymusza stosowanie skrzyń biegów. Całej tej litanii wad nie mają natomiast silniki elektyczne, tylko jak dotąd był problem z zasilaniem (przechowywaniem prądu).A teraz palnie się na rzecze turbinkę, da jakąś rurę do wytwornicy wodoru (elektroliza) i będzie ok.
macintosh, 14 grudnia 2009, 21:19
gdy autka się zderzą
sig, 14 grudnia 2009, 21:59
Ano bum (a raczej krach czyli dźwięk giętych blach), tyle że bez eksplozji/palącego się paliwa, wodór jako kilkanaście razy lżejszy odpowietrza błyskawicznie ulotni się w górne warstwy atmosfery (na co wskazuje choćby katastrofa Hindenburga, paliła się pokrycie powłoki a nie sam gaz, który nie zdążył utworzyć z powietrzem mieszanki wybuchowej dość nisko żeby się na ogień załapać (co udowadnia choćby kolor płomieni,zależny od spalanych pierwiastków). Co innego benzyna. ta rozlewa się po podłożu i może stanowić niebezpieczeństwo.
Gość derobert, 14 grudnia 2009, 22:13
jeśli dobrze liczę to do zatnkowania zbiornika potrzeba 150 litrów wodoru.. to troche duzo
Alek, 15 grudnia 2009, 00:14
Rosja raczej nie będzie zadowolona ;-)
Przemek Kobel, 15 grudnia 2009, 16:32
Oczywiście, silniki spalinowe mogą również być zasilane wodorem. Żadnych skomplikowanych, drogich, mało wydajnych i awaryjnyh ogniw paliwowych, żadnych skomplikowanych systemów sterujących. Tylko ssanie, sprężanie, praca, wydech i para wodna na wyjściu.
A co do oszczędnych silników spalinowych:
http://www.faqs.org/abstracts/Automobiles/Ford-Probe-GT-Ford-Fiesta-2-stroke.html
Ta dwusuwowa Fiesta spalała 1.4 litra na setkę.
lucky_one, 15 grudnia 2009, 19:15
Wspaniały pomysł z tymi kapilarami I jeśli sig ma rację, to rzeczywiście wodór będzie wbrew pozorom znacznie bezpieczniejszy
To by był prawdziwy przełom, jeśli można by wprowadzić pojazdy zasilane wodorem, produkowanym właśnie z wytwornic zasilanych turbinami wodnymi lub wiatrowymi
sig, 15 grudnia 2009, 22:34
Silniki spalinowe nigdy nie będą wydajne, zamieniają na energię użyteczną tylko ok 30% potencjalnej energii paliwa (większość pozostałej jest marnowana jako ciepło). No chyba że chcesz silnikiem spalinowym (albo lepiej małą turbiną ew maszyną parową) pracującym cały czas w optymalnych dla siebie warunkach napędzać jakąś prądnicę, rozwiązanie stosowane np w spalinowych (dieslowskich) lokomotywach (silnik elektryczny ma to do siebie że moc i moment obrotowy są niezależne od obrotów, tak wiec mamy "full power" już od momentu uruchomienia silnika)
ps z chwilą wprowadzenia tego typu napędu na rynek trzeba będzie zalegalizować opony/buty z kolcami, para wodna (wydobywa się z rury wydechowej niezależnie od tego czy wodór będzie napędzał tradycyjny silnik czy też ogniwo paliwowe) + zimowa aura = lodowisko na jezdni.
dexx, 15 grudnia 2009, 23:15
Wystarczyło by otrzymana parę wodną skraplać wewnątrz pojazdu i raz na jakiś czas wylewać.
Ile wody otrzymano by z 7 kg wodoru ?
mikroos, 15 grudnia 2009, 23:23
Jakieś 60 kg. Problem w tym, że trzeba by było jakoś odprowadzić ciepło. Poza tym węglowodory też zawierają bardzo dużo wodoru, więc przy spalaniu powstaje woda, a mimo to katastrofy nie ma.
sig, 16 grudnia 2009, 08:24
Właśnie przypomniałem sobie jeszcze jedną przewagę wodoru nad tradycyjnymi paliwami. Otóż wodór można produkować wszędzie (nawet i na stacji "wodorowej", nie wiem czy nie opłacało by się zainstalować na dachu ogniw słonecznych by w okresie letnim pobierać wodę z wodociągu i produkować paliwo na miejscu), zaś w przypadku kopalin jesteśmy uzależnieni od dostawców (jak bardzo jest to groźna sytuacja informuje nas co zimę kreml za pośrednictwem gazpromu).
lucky_one, 16 grudnia 2009, 09:10
Tak, tylko popatrz - jeśli ten wynalazek będzie miał wejść w życie, to na pewno dostawcy ropy odpowiednio się tym zajmą, żeby albo mieć do jego wprowadzenia wyłączne prawa, albo żeby było na niego stać maksymalnie kilka tysięcy osób na świecie..
Przecież gdyby to było względnie tanie - np 2x droższe od normalnego samochodu z salonu, no kupiłby to prawie każdy, a kompanie naftowe musiałyby zredukować zatrudnienie o kilkadziesiąt procent (straciłyby również tyle zysków); Zupełnie by nie zbankrutowały, bo ropa jest ważnym surowcem w wielu innych gałęziach przemysłu - chemii, kosmetyce, farmaceutyce.. Ale podejrzewam że zapotrzebowanie tych przemysłów w porównaniu ze światowym transportem jest o połowę mniejsze (czyli ok 35% z całego zapotrzebowania).
A co do ciepła - może dałoby się je jakoś wykorzystać? Np dodatkowe ładowanie akumulatora poprzez jakiś silnik cieplny czy coś w tym stylu..?
Przemek Kobel, 16 grudnia 2009, 12:23
@sig
Z katalizatorów woda wylewa się od ładnych paru dekad. Chyba większym problemem jest ta w atmosferze.
Ogniwa paliwowe również nie grzeszą wydajnością, zwłaszcza podczas mrozu (kiedy to silniki cieplne akurat notują wzrost wydajności). Ponadto znanych jest wiele rozwiązań podnoszących wydajnośc silników spalinowych, które jeszcze nie zostały wdrożone. Może nigdy nie zostaną, ale czasami ludzie nawet nie wiedzą, że mają w swoich samochodach silniki Millera (niektóre Mazdy), istnieje kilka zaawansowanych dwusuwów, jakieś eliptyczne trajektorie punktu zaczepienia tłoka to korbowodu... Każde z tych rozwiązań daje mocno po tyłku prezentowanym zaletom napędu elektrycznego (z ogniwami lub bez). No i rzecz zupełnie przyziemna - diesle produkowane 20 lat temu są w stanie przejechać milion kilometrów bez remontu. Młodsze, choć także nie nowe benzynowce osiągają nie mało, bo 350-500 tysięcy km. Czy tyle wytrzymają baterie ogniw albo zestawy akumulatorów? A jak z wydajnością całości procesu produkcji wodoru czy prądu do ładowania akumulatorów?
dexx, 16 grudnia 2009, 14:39
Nie znam się na ogniwach paliwowych ale skoro wyżej ktoś pisał, że wydzielają dużo ciepła a Ty piszesz ze na mrozie maja kiepską wydajność to grzanie się ogniw jest plusem w końcu same się ogrzeją, a silnik spalinowy się sam nie wystudzi.
Nie wiem jaka jest optymalna temperatura pracy ogniw ale jeśli trzeba by było je chłodzić, to nie wiej jak jest z wodorem ale rozprężający się gaz w butli gazowej daje trochę chłodu. Jeśli to nie starczy to można to wykorzystywać do klimatyzacji.
Co do silników spalinowych to wydaje mi się, że są drogie w eksploatacji i nie wiem czy wymiana baterii raz na jakiś czas była by dużo droższa.
Przemek Kobel, 16 grudnia 2009, 17:15
Rózne ogniwa mają różne warunki pracy. Np. membranowe (metanol) działają raczej w temp. pokojowej. Z ogrzewaniem się ogniw jest tak, że zachodzi w nich powolne utlenianie czyli spalanie. Jeśli się grzeją, to znaczy że część energii z paliwa jest tracona na to ogrzewanie. Tym gorzej, jeśli to warunek konieczny do działania. Bo nie dość że straty, to jeszcze jeśli będziemy mieli dużą, ciężką baterię ogniw (samochody = duża moc), to jej rozgrzanie nie nastąpi natychmiast. Jak w automobilach parowych...
Energię rozprężania gazu można jakoś wykorzystać - to niewątpliwe. Na przykład w samochodach na sprężone powietrze, które już jeżdżą i mają całkiem spory zasięg. Tyle, że to konstrukcja czysto mechaniczna, więc w tym dziwnym świecie niemodna.
Teraz koszty eksploatacji samochodu. Co 10 tysięcy trzeba wymienić olej (100-200 zł) oraz filtry (około 50 zł). Kosztów baterii podobno nie da się dziś wyliczyć - gdzieś wyczytałem że to około 750 dolarów za kilowatogodzinę. Koszt wymiany to kilkanaście tysięcy dolarów co ile tam ładowań dana technologia wytrzymuje. Ogniwa też tanie nie są. Praktycznie wychodzi jak z atramentem do drukarek - bardziej opłaci się kupić nowy model, co pewnie bardzo raduje branżę motoryzacyjną.
dexx, 16 grudnia 2009, 20:42
Wydaje mi sie ze 80% kosztów baterii i ich wymiany to "marża", jeśli weszły by do powszechnego użytku i pojawiło by się kilku producentów szybko by potaniały.
Przemek Kobel, 17 grudnia 2009, 11:52
Przyjrzyj się materiałom, z jakich próbuje się robić te baterie. Masz albo egzotyczne związki, albo egzotyczne technologie.
dexx, 17 grudnia 2009, 12:27
Egzotyczne związki to jest problem ale technologie już mniejszy. Bo to tylko kwestia skopiowania jej i dopracowania. Era samochodów i nie tylko napędzanych z alternatywnych źródeł energii i tak nadejdzie, a trzymanie się na siłę silnika spalinowego jest nieuzasadnione. Jedynym problemem nowych rozwiązań, jest polityka blokowania patentów.
Przemek Kobel, 18 grudnia 2009, 11:23
Moim zdaniem większy problem to wyprodukowanie setek tysięcy ton nanorurek (do nowych typów baterii) na potrzeby przemysłu motoryzacyjnego. Albo podobnych ilości fikuśnych akumulatorów (np. w litowo jonowych masz lit, kobalt, do tego elektrolit - ale nie tak prosty jak kwas siarkowy, elektronikę chroniąca przed uszkodzeniem, trzeba będzie też coś wymyśleć, żeby nie wybuchało podczas kolizji drogowych). No i popatrz jak szybko zdychają baterie do iPhone'ów (tam są niby najnowocześniejsze rodzaje ogniw), choć marketerzy obiecywali coś zupełnie innego.
Mariusz Błoński, 19 grudnia 2009, 22:13
@lucky: błędnie zakładasz, że rozpowszechnienie się tego typu technologii oznacza koniec koncernów naftowych. Wręcz przeciwnie - zainwestują w to i będą zarabiali jak na ropie. Mają duże zapasy gotówki, mają odpowiednie zaplecze reklamowe i marketingowe, mają sieci handlowe (stacje benzynowe)... Nadal będą istniały na tym rynku i produkowały oraz sprzedawały paliwo. Tylko, że będzie to paliwo wodorowe.
lucky_one, 20 grudnia 2009, 11:13
Fakt, może tak być jak mówisz..
Ale ja zakładałem, że koncerny naftowe chciałyby zarabiać na ropie dopóki by się ona nie wyczerpała, i dopiero wprowadzić nowe technologie - jednym słowem, blokować postęp dla własnego zysku.. Jeśli w takiej sytuacji znalazłby się ktoś, kto zacząłby rozwijać sprzedaż wodorowych źródeł zasilania, to byłby konkurencją, która mogłaby zacząć z czasem odbierać klientów koncernom..
Niemniej rzeczywiście, ująłem tylko jeden z możliwych scenariuszy.
mikroos, 20 grudnia 2009, 15:40
A nie sądzisz, że mogłoby być jeszcze inaczej?
Pewne stosunkowo drobne rezerwy ropy pozostalyby pod kontrolą tych samych firm i zaczęłyby służyć głównie jako surowiec chemiczny. W tym samym czasie firmy postawiłyby na rozwój technologii (w końcu opatentowanie jakiegoś rozwiązania wymaga pierwszeństwa odkrycia!). W ten sposób złapałyby dwie sroki za ogon - pogłębiłyby własny monopol i rozciągnęły go w czasie, a do tego mogłyby przed ludźmi odgrywać piękną rolę szlachetnych firm, którym zależy na rozwoju i czystości planety.
lucky_one, 21 grudnia 2009, 09:27
Owszem, o takim scenariuszu też myślałem
Tylko uznałem, że korporacje będą zbyt leniwe żeby to robić. W myśl zasady "skoro mamy zysk, to po co inwestować(czyli w krótkowzrocznym spojrzeniu marnować) pieniądze?".
Ale jak najbardziej, jest to możliwe.
Może opisana przeze mnie wyżej przypadłość dotyczy tylko polskich przedsiębiorców-wyzyskiwaczy, i po prostu takie myślenie o korporacjach jest dla mnie przez to odruchowe..
mikroos, 21 grudnia 2009, 12:26
Gdyby korporacjom nie zależało na innwoacjach, nie byłoby Dreamlinera (mocno opóźnionego, ale jednak fenomenalnego!), a na swoim biurku miałbyś dalej kompa klasy 386
Poza tym nie jestem w stanie wskazać w Polsce ani jednej korporacji z prawdziwego zdarzenia. Mamy co najwyżej trochę molochów i trochę dużych firm, a to nie to samo.