Naukowcy z University of Technology Sydney (UTS) i Queensland University of Technology (QUT) opracowali nową metodę poprawy absorpcji wodoru w wodorkach metali. Dzięki zastosowaniu półcylindrycznej cewki czas ładowania wodorem został skrócony o 59%. Publikacja na temat nowatorskiego rozwiązania została przedstawiona w Scientific Reports.
Wodorki metali (MH) są znane jako jedna z najbardziej odpowiednich grup materiałów do magazynowania energii wodorowej. Ta z kolei jest jednym z kluczowych kierunków rozwoju rynku paliw alternatywnych. Tym bardziej technologie pozwalające na szybsze, tańsze i bezpieczniejsze wdrożenie na dużą skalę energii wodorowej w przemyśle motoryzacyjnym wydają się być istotne.
Wodorotlenki metali są jednym z kluczowych obszarów technologii H2 ze względu na ich dużą zdolność magazynowania wodoru, niskie ciśnienie rozruchowe i wysokie bezpieczeństwo. Jednak ich powolna kinetyka absorpcji wodoru znacznie zmniejsza wydajność przechowywania. Szybsze usuwanie ciepła z magazynu MH może odegrać zasadniczą rolę w zwiększeniu szybkości absorpcji wodoru, co skutkuje lepszą wydajnością przechowywania.
Poprawa wszystkich parametrów absorbcji
Przedstawione badanie miało na celu poprawę wydajności wymiany ciepła, aby pozytywnie wpłynąć na szybkość absorpcji wodoru w systemach magazynowania MH. Nowatorska cewka półcylindryczna została najpierw zaprojektowana i zoptymalizowana pod kątem przechowywania wodoru i osadzona jako wewnętrzny wymiennik ciepła z powietrzem jako płynem przenoszącym ciepło (HTF).
– Wyniki tego badania pokazują, że wydajność magazynowania MH została znacznie poprawiona dzięki zastosowaniu półcylindrycznego wymiennika ciepła z wężownicą (SCHE). Czas wchłaniania wodoru skraca się o 59% w porównaniu ze zwykłym spiralnym wymiennikiem ciepła. (…). Jeśli chodzi o parametry pracy magazynu MH z SCHE, wszystkie wybrane parametry zapewniają znaczną poprawę procesu absorpcji wodoru, zwłaszcza temperatury wlotowej HTF – powiedział Puchanee Larpruenrudee, jeden z autorów badania.
Problemem związanym z wodorkiem metalu do magazynowania energii wodorowej jest jego niska przewodność cieplna, co prowadzi do spowolnienia czasu ładowania i rozładowywania. Puchanee Larpruenrudee, który jest doktorantem w Szkole Inżynierii Mechanicznej i Mechatronicznej UTS, zaznaczył jednak, że szybsze usuwanie ciepła skutkuje krótszymi czasami ładowania.
Zwiększenie wydajności wymiany ciepła
– Zastosowanie spiralnej wężownicy znacznie poprawia wymianę ciepła i masy wewnątrz magazynu. Wynika to z obiegu wtórnego i większej powierzchni do odprowadzania ciepła z proszku wodorku metalu do płynu chłodzącego. Nasze badanie dalej rozwinęło spiralną cewkę, aby zwiększyć wydajność wymiany ciepła – podkreślił Puchanee Larpruenrudee
Podsumowując, naukowcy opracowali półcylindryczną cewkę jako wewnętrzny wymiennik ciepła, co znacznie poprawiło wydajność wymiany ciepła. Czas ładowania wodorem został skrócony o 59% przy zastosowaniu nowej półcylindrycznej wężownicy w porównaniu z tradycyjnym spiralnym wymiennikiem ciepła.
Naukowcy zamierzają opracować nowy projekt magazynowania energii wodorowej, który połączy inne typy wymienników ciepła. Mają również nadzieję, że będą współpracować z partnerami przemysłowymi w celu zbadania rzeczywistej wydajności zbiornika w oparciu o nowy wymiennik ciepła.
Źródło: na podstawie nature.com, greencarcongress.com, fot. Toyota
