Nowatorskie wytwarzanie i magazynowanie energii

W ostatnich latach prowadzono liczne badania dotyczące możliwości konwersji i magazynowania energii. Jednak komercjalizacja urządzeń służących do wytwarzania i magazynowania czystej energii to tylko jedno z wyzwań. Poza tym konieczne jest jeszcze opracowanie nowych materiałów i zaawansowanych procesów produkcji energii. Oznacza to, że inżynieria nanostruktur i architektura urządzeń ma potężny wpływ na proces wytwarzania i magazynowania czystej energii. 

Energia wodorowo-metalowa

Ambicją wielu krajów stało się zmniejszenie udziału lub całkowita eliminacja tradycyjnych źródeł wytwarzania energii na rzecz źródeł odnawialnych. Wraz z takimi dążeniami wzrasta zapotrzebowanie na nowe i wydajne czyste źródła energii mające wiele zastosowań. Do takich źródeł energii zalicza się energia wodoru i metalu.

Energię wodorowo-metalową uzyskuje się w specjalnym procesie chemicznym. Wystarczy nieznacznie podwyższona temperatura i odpowiednie ciśnienie, aby wodór zareagował z niektórymi metalami. Dotychczasowe próby takiej reakcji udowodniły, iż wytworzona w ten sposób energia cieplna znacznie przewyższa wielkością energię chemiczną. W dużym stopniu zależy też od własności użytych aktywnych materiałów metalicznych. Oprócz tego równie istotne są warunki samego gazu panujące w specjalnych reaktorach. Dodatkowo eksperymenty akceleratorowe wykonane przy większych energiach dowiodły, że szybkość reakcji zależy od rodzaju wykorzystanych próbek metali. Jeżeli w procesie używa się metali ze specjalnymi nanostrukturami lub defektami sieci krystalicznej, wówczas szybkość reakcji może zwiększyć się wielokrotnie.

Perspektywy dla energii wodorowo-metalowej

Chociaż perspektywy wydają się obiecujące, to jednak na razie przeprowadzono zbyt mało badań nad energią wodorowo-metalową, by móc ogłosić projekt sukcesem. Projekt CleanHME uruchomiono w sierpniu 2020 roku. Natomiast kontynuację badań ma umożliwić wsparcie Unii Europejskiej w formie środków z programu „Horyzont 2020” (EU Horizon 2020). Efektem analiz będzie przygotowanie kompleksowej teorii zjawisk energii wodór-metal. Dzięki temu możliwa będzie optymalizacja wyboru materiałów do procesu i zaprojektowanie nowego kompaktowego reaktora przeznaczonego do testowania technologii energii wodór-metal. Według planu projekt potrwa do sierpnia 2024 roku.

Z ogromną ciekawością przyglądamy się postępom badań nad tym rozwiązaniem. Jeśli badacze uzyskają pożądane wyniki, to rozwiązanie może okazać się okazać się przełomowe dla przemysłu energetycznego. Potencjalne zastosowania energii wodorowo-metalowej obejmą między innymi małe systemy mobilne i samodzielne generatory ciepła i energii elektrycznej.

Wodór wydaje się być opcją magazynowania energii o olbrzymim potencjale. Jednak około 95% używanego obecnie wodoru pochodzi z paliw kopalnych, a jego ekstrakcja powoduje emisje dwutlenku węgla. 

W mniejszym stopniu używany jest też tzw. zielony wodór, który można pozyskać w procesie Elektrolizy wykorzystując w nim energię pochodzącą z OZE. 

Wykorzystanie grafenu

Postępy prac w ramach projektu „Horyzont 2020”  sprawiają, że coraz więcej badaczy przygląda się pomysłom dotyczącym nowych sposobów magazynowania energii z optymizmem. „Horyzont 2020” wspierany jest przez projekt LESGO, który rozpoczął się w listopadzie 2020 roku. .

Idea technologiczna opiera się na magazynowaniu wodoru w zredukowanym tlenku grafenu (rGO), szeroko dostępnym, ekologicznym i bezpiecznym stałym materiale. Wodór będzie magazynowany poprzez wiązanie z węglem w rGO. Wodór zostanie uwolniony poprzez zerwanie wiązania węgiel-wodór, tak jak ma to miejsce w 95% współczesnych roztworów magazynujących H2. Większość z tych rozwiązań wykorzystuje ciekłe węglowodory do składowania, gdzie ekstrakcja wodoru uwalnia duże ilości gazu CO2. Stosowanie rGO-wodorowego byłoby bezemisyjne.

Proces pozyskiwania grafenu odbywa się przez utlenianie grafitu, materiału niedrogiego i łatwo dostępnego. Dlatego uważa się, że zredukowany tlenek grafenu (rGO) będzie ekonomiczną opcją i potencjalnie najwłaściwszym rozwiązaniem dostarczającym pokaźne ilości grafenu do celów przemysłowych.

 

Tlenek grafenu posiada również inne zalety, z których najważniejsze to:

  • łatwy transport,
  • bezpieczne magazynowanie,
  • gęstość energii ponad 100 razy większa niż w przypadku wodoru w postaci gazu H2,
  • brak emisji dwutlenku węgla w procesie wytwarzania energii elektrycznej.

Perspektywy magazynowania energii opartego na grafenie

Projekt badawczy LESGO zakończy się w październiku 2023 roku. Szczególną uwagę poświęcono w nim transportowi oraz magazynowaniu i dostarczaniu energii na żądanie o wysokiej gęstości ze zredukowanego tlenku grafenu. Zredukowany tlenek grafenu ma być też testowany w akumulatorze pomocniczym, który zapewni szybkie ładowanie pojazdów elektrycznych. Potencjalne zastosowania energii grafenowej obejmą wiele zastosowań, lecz wygląda, że szczególnie ważne będą dla branży transportowej.

Źródła:

https://www.powerengineeringint.com/hydrogen/introducing-novel-clean-energy-materials-for-generation-and-storage/

https://www.mdpi.com/1996-1944/13/11/2475/htm

https://www.thegraphenecouncil.org/blogpost/1501180/365625/LESGO-project-aims-for-effective-hydrogen-storage

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj

Najnowsze

wywiady

PARTNER STRATEGICZNY PORTALU

wydarzenia

Kategorie

BĄDŹMY W KONTAKCIE