Kaip pasipildyti automobilio baką vandeniliu?

   Vairuotojai norėtų, kad su užpildytu baku automobilis nuvažiuotų bent 500 km. Jeigu jis yra varomas dyzelinu ar benzinu, jokių problemų nekyla, bet ateityje, kai varikliuose bus deginamas aplinkos neteršiantis vandenilis, tai gali tapti rimta kliūtimi. Nepaisant nemažų pastangų, iki šiol inžinieriams taip ir nepavyko rasti būdą, leidžiantį automobilyje sukaupti pakankamai daug vandenilio - medžiagos, kuri pasižymi mažiausiu tankiu pasaulyje.

   Tradiciniai vandenilio saugojimo būdai - dujų suspaudimas iki ~800 atmosferų arba jų šaldymas iki -252 oC, kuomet vandenilis suskystėja - leidžia benzino bako dydžio tūryje sukaupti tik apie pusę reikalingos energijos. Prieš keletą metų mokslininkai tikėjosi, kad vandenilį bus galima chemiškai gauti pačiame automobilyje iš metanolio ir kitų skystųjų angliavandenilių, bet šios viltys taip ir nepasiteisino. Po to šios problemos sprendimo veltui ieškojo daug stambių kompanijų, įskaitant General Motors, Toyota ir BMW. Tik visai neseniai General motors partneris - HRL laboratorijos iš Malibu Kalifornijoje pranešė pasiekusios tam tikros pažangos ir sukūrusios dvi naujas vandenilio saugojimo technologijas.

   Pirmoji iš šių technologijų - krioadsorpcija yra savotiškas didelio slėgio ir žemų temperatūrų technologijų derinys. Joje yra pasinaudojama dujų prikibimo prie medžiagų su dideliu paviršiaus plotu savybe. Pradžioje inžinieriai sumažina dujų tūrį šaldydami jas iki skysto azoto temperatūros (-196 oC), kurią pasiekti yra kur kas lengviau nei skysto vandenilio temperatūrą. Po to dujos suspaudžiamos iki maždaug 80 atmosferų ir vandenilis fiziškai prilimpa prie didelio paviršiaus ploto medžiagos porų sienelių. Klasikinė didelio paviršiaus ploto medžiaga yra susmulkinta aktyvuotoji anglis, bet netgi perspektyvesnės yra sintetinės medžiagos, tokios kaip labai poringi polimerai ir medžiagos, sudarytos iš metalo organinių molekulių.

   Antrojoje technologijoje buvo panaudoti patobulinti metalų hidridai - medžiagos, kuriose vandenilis yra sulaikomas lengvų metalų atomų. Pakaitinti metalų hidridai skyla ir išlaisvina vandenilį. Tačiau tam yra reikalingos aukštos temperatūros, nes metalus ir vandenilį sujungia stiprus kovalentinis ryšys. Pastaraisiais metais mokslininkai aptiko naujus junginius, tokius kaip ličio borohidridu, kuriuose po keletą vandenilio atomų yra psijungiama prie metalo atomo silpnesniu joniniu ryšiu.

   HRL grupės mokslininkams pavyko sumažinti skilimo temperatūras pridedant į metalo hidridų sistemas tokių medžiagų kaip silicis. Papildomos medžiagos veikia destabilizuojančiai ir, pavyzdžiui, ličio borohidride skilimo temperatūra nuo 400 oC sumažėja iki 275 oC. Be to šis hidridas gali sukaupti vandenilio kiekį, prilygstantį 9 proc. jo svorio, o tai yra geriau nei 6,5 procento riba, kuri buvo ilgai laikyta tokių paieškų svarbiausiuoju tikslu. Yra tikimasi, kad veikiai pavyks skilimo temperatūrą pažeminti iki 150 oC ar net daugiau.

   Aišku, vandenilio kuro saugojimas automobilyje tėra tik viena problemos dalis. Dar reikės sukurti vandenilio paskirstymo ir naujų degalinių tinklus. Laimei, šiems klausimams spręsti neprireiks didelių techninių atradimų - pakaks tiktai storos piniginės.


Mokslo įdomybės