Если говорить о топливной эффективности и чистоте выхлопа, то, кажется, трудно придумать что-то лучше комбинации "водород – топливные элементы" (ТЭ). Последние обладают КПД, намного большим, чем у двигателей внутреннего сгорания. А спокойная реакция на их электродах даёт на выходе водяной пар, пишет membrana.ru.
Недавно General Motors построила водородные ячейки нового поколения — более компактные, лёгкие и дешёвые, чем предыдущие образцы, а в Британии создали относительно простое водородное авто, тоже на топливных элементах. Оно демонстрирует, насколько экономичным может быть такой транспорт.
Однако остаётся открытым вопрос наилучшего способа хранения водорода на борту. H2 можно держать в сжатом виде, но такой баллон многие именуют не иначе как бомбой. Если перейти на жидкий водород, то так же не обойтись без проблем: он не может плескаться в баке слишком долго — неизбежны потери на испарение.
Но есть ещё целая группа близких видов топлива. Химические гидриды — твёрдые вещества либо жидкости, которые хранят в своём составе водород при плотности, куда более высокой, чем у водорода, сжатого до 500-700 атмосфер, или даже у жидкого.
Химические гидриды легко выпускают водород "по требованию", скажем, при небольшом нагреве (до температур порядка 70-150 градусов, в некоторых случаях — выше). А такие температуры могут в виде бросового тепла предоставлять сами топливные элементы.
Одним из перспективных гидридов считается боран аммиака (ammonia borane) или боразан (borazane). При атмосферном давлении и комнатной температуре – это твёрдое соединение с плотностью 0,78 грамма на кубический сантиметр, которое содержит по весу до 20% водорода. Это очень высокий показатель, позволяющий, в теории, создать водородные авто с пробегом не меньшим, чем у бензиновых, и с боразановым "баком", не большим по размеру, чем традиционный бензобак.
Но ключевой загвоздкой для данного вида энергоносителя (и это относится ко всем химическим гидридам) является восстановление дегидрированного (отработанного) топлива. Оно должно быть простым, а ещё — экономически и энергетически оправданным. Иначе вся затея с новым хранилищем H2 теряет смысл.
Учёные из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе (Los Alamos National Laboratory), университета Алабамы (University of Alabama) и центра разработки химических средств хранения водорода министерства энергетики США (DOE Hydrogen Program — Chemical Hydrogen Storage Center of Excellence) нашли интересное решение.
Они открыли, что одна из форм отработанного боразана — полимер полиборазилен (polyborazylene) — может быть обращён обратно в боран аммиака при помощи ряда недорогих реагентов и скромной порции энергии. Причём весь набор реакций может полностью проходить в одной ёмкости.
Рециклинг отработанного боразана должен быть налажен на специальных предприятиях. Учитывая, что само это вещество давно применяется в химической промышленности, проблем с этим быть не должно.
Сходный подход к решению проблемы хранения водорода применяют и создатели аммиачных таблеток — специалисты датской компании Amminex. Материал, из которых состоят эти таблетки, назван AdAmmine.
Это совершенно безопасный в обращении (можно брать в руки), довольно стабильный твёрдый материал, который содержит большое количество водорода на единицу объёма (порядка 110 граммов на литр) и веса (более 9%) и выпускает его при нагреве.
Компания наладила выпуск различных по размеру и составу его вариаций (Hydrammine), проработала вопросы использования своих таблеток в качестве источника топлива для ТЭ разных типов (высокотемпературных твёрдооксидных, например, или, скажем, ТЭ, потребляющих напрямую аммиак, выпускаемый такими "зарядами").
Также Amminex разработала технологию очистки выхлопа обычных моторов от оксидов азота при помощи добавки в него толики аммиака из картриджа с "Адаммином" (он вступает в реакцию с оксидами, преобразуя их в азот и воду).
В общем, как и боразан, солевые таблетки со "спрятанным" в них водородом могут оказаться интересным вариантом для питания транспорта будущего.
На этом поиски не заканчиваются. Различные группы учёных экспериментируют с упаковкой водорода в соединения и комплексы, основанные на литии, магнии и боре. Всё идёт к тому, что кто-то первым решится показать в работе автомобиль, который заряжается картриджами с твёрдым топливом, "дышащим" водородом.
Со временем бензоколонки могут уступить место станциям по продаже брикетов с "Адаммином" или всё тем же бораном аммиака.