Nanočastice hliníka vyrobia vodík z vody ľahko a rýchlo

Vodíkové autá s palivovými článkami sa môžu stať alternatívou voči benzínovým a dieselovým motorom, aj pohonom spaľujúcim LPG, alebo CNG. Okrem motorov produkujúcim oxid uhličitý (a ďalšie exhaláty) však vodíkové autá budú konkurovať aj „čistým“ elektromobilom.

Pozrite siToyota opúšťa Teslu, zameria sa na vodíkové autá

Aj vodíkové autá sú v skutočnosti elektromobily, keďže spaľovaním vodíka v palivových článkoch vyrábajú elektrinu na pohon elektromotorov a dobíjanie batérií. Oproti „plug-in“ hybridom a plným elektromobilom však má vodík výhodu v rýchlom tankovaní a zatiaľ v dlhšom dojazde, bežne okolo 600 kilometrov, aj viac.

No hoci sú distribúcia, tankovanie a skladovanie vodíka v nádržiach už dávno vyriešené, nezaobídu sa bez komplikácií. Vodík sa musí skladovať v stlačenom stave a pri úniku tvorí so vzdušným kyslíkom výbušnú zmes. Všetky tieto problémy by mohol podľa médií hravo odstrániť zaujímavý náhodný objav amerických výskumníkov.

Vodík bez elektrolýzy

Ešte v januári vedci z US Army Research Laboratory v Aberdeen Proving Ground v Marylande objavili zliatinu hliníka, ktorá vo forme nanočastíc reaguje s vodou. Viaže z nej pritom kyslík a uvoľňuje vodík za vzniku oxidu hlinitého, „alebo“ hydroxidu hliníka, uvádza sa v článku magazínu New Scientist, ktorý správu o objave publikoval.

ZDROJ | New Scientist

Objav by sa vraj dokonca mohol stať novým pilierom budúcej vodíkovej ekonomiky. Takto by vodíkové autá tankovali namiesto vodíka vodu a vodík pre palivové články by si vyrábali priamo za jazdy.

K objavu došlo náhodou, počas vývoja novej vysokopevnostnej hliníkovej zliatiny. Keď vedci zliatinu počas testovania poliali vodou, zistili, že sa v bublinách začal uvoľňovať vodík.

Pozrite siRodí sa nová cesta k „zelenej energii“? Umelá fotosyntéza dokáže vyrábať vodík

To sa zvyčajne s hliníkom nestáva. Obvykle pri vystavení vode rýchlo oxiduje a vytvára ochrannú vrstvičku oxidu hlinitého, ktorá zastavuje akúkoľvek ďalšiu reakciu. Táto zliatina však reagovala neustále.

Ak by hliník dokázal takto účinne reagovať s vodou, mali by sme k dispozícii vodík na vyžiadanie. Hliník a voda sa na rozdiel od vodíka ľahko skladujú a v oboch prípadoch ide o stabilné zložky.

Predchádzajúce pokusy o reakciu však vyžadovali vysoké teploty, alebo katalyzátory, a boli príliš pomalé a málo účinné. Získavanie vodíka trvalo hodiny a bolo efektívne len približne na 50%.

Rýchlosť a účinnosť sú dôležité

Nová zliatina, ktorú si výskumníci plánujú patentovať, je vyrobená z prášku z hliníkových zŕn o veľkosti mikrónov, s prímesou viacerých ďalších kovov usporiadaných do určitej nanostruktúry. Pridaním vody do tejto zmesi vzniká oxid, prípadne hydroxid hlinitý  a vodík. Reakcia pritom prebehne za menej ako 3 minúty s takmer 100% účinnosťou, uviedol šéf výskumného tímu Scott Grendahl.

Očakávania spotrebiteľov a výrobcov ohľadom budúcnosti automobilových pohonov. EREV – Extended range electric vehicle (elektromobily s dlhým dojazdom), FCEV – Fuel cell electric vehicle (elektromobily s palivovými článkami, najčastejšie vodíkové), HEV – Hybrid electric vehicle (hybridné elektromobily), ICE – Internal combustion engine (spaľovacie motory), PHEV – Plugin hybrid electric vehicle (hybridné elektromobily nabíjané zo zásuvky), BEV – Battery Hybrid electric vehicle (batériové elektromobily), FHEV – Full Hybrid electric vehicle (plne hybridné elektromobily)

Nový materiál navyše ponúka najmenej 10x vyššiu energetickú hustotu na jednotku hmotnosti ako lítiové batérie. Okrem toho má, narozdiel od batérií, neobmedzenú skladovateľnosť a môže byť použitý kedykoľvek, aj po dlhom čase.

Pozrite siPokorí kyselina mravčia elektromobily, aj vodíkové autá?

Robert Steinberger-Wilckens, ktorý riadi program palivových článkov na Univerzite v Birminghame vo Veľkej Británii tvrdí, že proces takejto výroby vodíka by mohol fungovať.

Pripomenul ale, že je potrebných množstvo opakovaných experimentov potvrdzujúcich, že reakcia funguje tak, ako treba. „Veľa vecí, ktoré pracujú v laboratóriu, môže v teréne zlyhávať“, dodal.

Čosi pre vojakov

Výskumníci sú naopak optimistickí a nevidia problém vo zvyšovaní výroby špeciálneho materiálu v množstvách stoviek ton. Nano zliatina by mohla byť aj pomerne lacná, keďže sa môže vyrábať z bežného hliníkového šrotu.

Keďže ide o armádny výskum, je symbolické, že vedci demonštrovali takto vytvorený vodíkový pohon na hračkárskom tanku. Rovnako by však mohol fungovať aj vo veľkom meradle.

Pri tvrdení, že palivové články využívajúce na výrobu vodíka novú hliníkovú zliatinu budú môcť napájať čokoľvek od notebookov po elektromobily,  by som však bol opatrný.

V tomto prípade nejde o sekundárne články, ktoré dokážeme jednoduchým spôsobom dobíjať, ale o primárne, v ktorých sa médium – hliníková zliatina a voda – v chemickej reakcii jednorazovo spotrebuje. Ale kým vodu vieme doplniť jednoducho, zlúčeniny hliníka bude potrebné vymeniť za novú zliatinu a odpad podľa možnosti ekologicky zlikvidovať.

Pozrite siSlováci a Rusi budú spolu vyrábať vodíkom poháňané drony

S pohonom vodíkových áut za pomoci hliníka to teda nebude celkom jednoduché a aj v prípade notebookov by som bol opatrný. Aj tam sa už dávno mali presadiť metanolové palivové články a toto proroctvo sa akosi nenaplnilo.

V špeciálnych a hlavne v armádnych aplikáciách môže mať nová technológia veľké možnosti uplatnenia. Veľká energetická kapacita a bezproblémová skladovateľnosť, spolu s pohotovosťou, sú devízy, ktoré armáda určite ocení.

Okrem toho práškový kompozit má byť využiteľný aj v 3D tlači. Takto by sa z neho dali vyrábať isté komponenty vojenských robotov a prieskumných dronov. Tie by v prípade potreby mohli pri pohone spotrebovávať vlastnú konštrukciu.

Takéto „autokannibalizačné“ stroje budú užitočné pri jednorazových misiách, kde sa po získaní a odoslaní údajov dokážu samé zlikvidovať. Nezmiznú síce bez stopy – nastane čosi podobné, ako keď sa v rozprávkach čarodejník rozleje na kolomaž. V tomto prípade by po nich zostala len kôpka hliníkových zlúčenín, ale tá nepriateľovi veľa neprezradí.

ZdrojNew Scientist

Komentáre k článku