Українець працює над створенням нового типу водневих акумуляторів

Інженер Інституту металофізики ім. Г. Курдюмова НАН України, кандидат технічних наук Володимир Дехтяренко створив водневий акумулятор.

Як зазначає 33-річний науковець, технології зберігання водню, який є відновним ресурсом та має ряд переваг, будуть завжди актуальні, передає Дзеркало тижня.

«Я навчався у КПІ, у 2006 році закінчив магістратуру і був переведений на інженерну посаду в Інститут металофізики, де вступив до аспірантури, а у 2012-му захистив кандидатську дисертацію, - розповідає Володимир Дехтяренко. – Водень зацікавив, перш за все, як відновне джерело енергії: при його спалюванні утворюється звичайна вода, а для отримання самого водню можна воду розкласти різними методами, найчастіше це – електроліз».

Оскільки води на планеті дуже багато, то запасів водню вистачить на тисячі років, продовжує Володимир Дехтяренко.

«На відміну від бензину водень не токсичний, має нижчу ймовірність самозаймання і загоряється при температурі майже +500°C, а от горить цей газ швидко, маючи найвищу швидкість поширення полум'я у повітрі, - розповідає науковець. - Зрештою, можемо у бак автомобіля заливати просто воду: в Японії вже створено автомобіль, який працює на воді – на дуже чистій, без жодних домішок воді, яка коштує 10 центів за один літр».

Водневий акумулятор - це в основному метал або композит, де водень міститься всередині матеріалу, пояснює науковець.

«Цей газ можна зберігати у трьох станах: рідкому (охолоджений до - 250°C, але охолоджувати його дуже дорого, і він випаровується), можна тримати водень у балонах, але кількість його буде невелика, у металі ж можна утримувати у п'ять разів більше цього газу, - розповідає науковець. - Над технологією сорбції водню металами людство працює понад сто років: починали з титану, який поглинає його повільно і при надто високій температурі (+300°C), а віддає при температурі +600°C, потім взялися за магній, який легший і бере більшу масу водню, але ще гірше поглинає й віддає його, нарешті прийшли до інтерметалевих сполук (хімічні сполуки між металами, які утворюються в результаті взаємодії компонентів при сплавленні, конденсації з пари, а також при реакціях у твердому стані внаслідок взаємної дифузії), які мають значно більшу водневу ємність, сорбують газ при кімнатній температурі без додаткових обробок».

Можна виплавити інтерметалід, закласти його у замкнений об'єм, відкачати повітря, напустити водень, 10 хвилин - і отримуємо водень всередині матеріалу, розповідає Володимир Дехтяренко. «Першим таким матеріалом був лантан-нікель-5 (LaNi5), однак лантан - це рідкоземельний матеріал і дуже дорогий, - пояснює науковець. - Тільки у 1970-х роках з'явилася сполука титан-марганець-2, вдосконаленням якої зацікавилося багато країн, серед яких США, Німеччина, Японія».

Я почав працювати з титан-марганцем-2, згадує Володимир Дехтяренко. «Ми дослідили сполуку титан-марганець-цирконій: за рахунок цирконію порожнини у гратці металу стають більшими і можуть накопичити більше водню, але марганець не є гідридоутворюючим і потрібен тільки для того, щоб створити цю інтерметалеву сполуку - оскільки він не поглинає водню - ємність падає, - розповідає науковець. - А якщо його замінювати на гідридоутворюючий елемент, ємність одразу збільшується, таким чином ми додали ванадій, з яким важливо не переборщити, бо буде зовсім інший матеріал, з іншими властивостями».

З воднем працюють уже сто років, але повноцінну машину, яка на ньому може їхати, випустили тільки кілька років тому, наголошує науковець. «Комбіновані авто другого покоління оснащували водневими акумуляторами, а під заднім сидінням пасажирів знаходився ще газовий балон, який дозволяв подавати водень набагато простіше, але якого всі боялися, - каже Володимир Дехтяренко. - Пробіг авто збільшили до 650 км, але такий балон - це, по суті, вибухівка, тому і взялися за вдосконалення технології акумуляторів - в металах запасати водень не тільки безпечніше, а й в рази ефективніше».

Від постійного накачування і викачування водню метал деградує, але за умови, що водень досить чистий, метал витримує 5 тис. циклів, розповідає Володимир Дехтяренко. «Наразі ми дійшли до третього покоління автомобілів, оснащених обладнанням, яке розділяє воду на кисень і водень, - каже науковець. - Машини стали дорожчими: у Японії таке авто коштує 60 тис. доларів, з яких держава компенсує 15 тис. доларів у рамках збереження навколишнього середовища, але їздити на них можна в радіусі 200 км від заправки і за відсутності інфраструктури вони не стануть масовим продуктом».

В Україні "водневої революції" не буде принаймні найближчі 30 років, впевнений науковець. «Ми будемо купувати газ, плакати, що він дуже дорогий, але робити своє - не будемо, - нарікає Володимир Дехтяренко. - Усе, що ми зробили, лежить мертвим вантажем: "Робите? Гаразд. Нехай буде". До мене звернулась фірма, якій потрібен був водневий аккумулятор, але інститут як неприбуткова організація не може його виготовити й продати і умовний покупець повинен брати технологію, патент і платити за нього роялті. Доки ми з усім розбиралися, фірма втратила інтерес».

Розробка Володимира Дехтяренко була визнана винаходом року і отримала першу премію на конкурсі науково-технічних розробок молодих науковців у рамках міжнародного дискусійного заходу "Science - Society - Personality" ("Наука-Суспільство- Особистість").

Академія вже понад 10 років займається воднем, зауважує Володимир Дехтяренко.

«Є грант, який розрахований на 5 років, і розподіляється на три напрями: отримання водню, його зберігання та використання, - розповідає науковець. - Люди, які працюють у першому напрямі, отримують водень майже з усього, найкраще з мулу Бортницької станції аерації. Крім того, біологами були розроблені спеціальні бактерії, що переробляють відходи і виділяють газ, 70-80% якого - водень. Але, за грантовою програмою, кожній групі на рік дають близько 60 тис. грн, на зарплату лишається 8 тисяч».

Після того, як урізали фінансування, навіть ті, хто був відданий науці, пішли, каже Володимир Дехтяренко. «Якби я працював на будівництві, заробляв би вдвічі більше, - констатує науковець. – Моя колега, яка часто працює у Франції, у схожій лабораторії отримує результати за дві години: у приміщенні стоїть пічка, яка плавить матеріал, поруч - верстат, який робить шліфи (щоб дивитися структуру), рентгенівський апарат, який за 20 хвилин знімає зразок і видає результат. Приходить керівництво і корегує. Одразу можна повторити експеримент».

Водень, при спалюванні якого утворюється звичайна вода, називають паливом майбутнього. У багатьох країнах світу водневі технології, покликані знизити залежність від традиційних енергоносіїв - нафти, газу та вугілля, є пріоритетними напрямами розвитку науки. Розвинені країни постійно відкривають нові матеріали, які краще поглинають і віддають водень, і ставлять нову планку для характеристик таких матеріалів. «Приміром, вони мають поглинати водень при кімнатній температурі, а віддавати - при +100°C, - пояснює Володимир Дехтяренко. - Однак глобального інтересу немає - компанії "сидять" на свердловинах, качають корисні копалини, працюють переробні заводи, на продажу нафтопродуктів і газу можна добре гріти руки, - все відпрацьовано...».

Шановні читачі! З’явилась можливість знайти спеціаліста для будівництва сонячної електростанції без посередників.
Оберіть свою область на карті
Більше 100 спеціалістів по монтажу сонячних електростанцій у всіх областях України

Якщо Ви помітили орфографічну помилку, виділіть її мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Новини по темі:

comments powered by Disqus
Система Orphus
Щотижнева
e-mail розсилка