Водородная энергетика может взлететь, как на крыльях. Впрочем, можно и без «как на». Потому что создать эффективные средства хранения супертоплива и наконец-то выйти на широкого потребителя разработчикам поможет… курица.
По сообщению Американского химического общества (American Chemical Society), химики из Университета штата Делавер (University of Delaware in Newark) предложили новый материал для хранения водорода. В его основу легли перья курицы.
Водородная энергетика
Водород – идеальное топливо. При его окислении (например, путем сжигания) образуется один-единственный продукт – водяной пар. Большие количества водорода выделяются в нефтехимических процессах. Однако широкому применению устройств на водороде мешает важная проблема – отсутствие средств его эффективного хранения. Водород – самый легкий элемент. Поэтому, если закачать его в обычный металлический баллон (хотя водородный баллон нельзя делать обычным: материалы не должны давать искру и образовывать соединения с водородом при длительном хранении), масса топлива в баллоне окажется очень маленькой. В связи с этим ведутся активные разработки других способов хранения водорода. Во-первых, это аккумуляция в соединения металлов с проведением химической реакции. Широкий спектр металлов и соединений металлов (интерметаллидов) поглощает водород при повышении давления и выделяют при понижении. Во-вторых, это аналогичные реакции гидрирования-дегидрирования, но с участием органических соединений. У обоих методов схожие проблемы – это и необходимость использования различных температурных режимов для эффективного проведения процессов, и побочные реакции (изменения структуры для интерметаллидов и разложение органических соединений), приводящие к потере емкости по водороду. Еще один путь – это адсорбционное хранение с использованием, например, нанотрубок. При этом вещество, которое применяется для хранения, должно обладать развитой поверхностью, ведь при этом на ней за счет слабых физико-химических взаимодействий удерживаются молекулы водорода. И чем больше поверхность, тем больше молекул может удерживаться подобным способом. По этому пути и пошли химики, изготовив адсорбционный материал из куриных перьев.
Курица на службе человечества
Сама идея не так абсурдна, как кажется. Перья состоят из кератинов – белков, обладающих структурой с внутренними полостями. При нагревании они образуют дополнительные химические связи, что делает материал прочным. А если нанести на прогретую поверхность слой углерода, то образуются те самые центры, на которые потом «сядут» молекулы водорода.
По словам одного из авторов разработки, Ричарда Вула (Richard P. Wool), 300-литровый бак для автомобиля с «перьевым» водородом, по предварительным оценкам, должен стоить примерно $200, в то время как бак аналогичного объема с нанотрубками (наиболее эффективным адсорбционным материалом для водорода) – около $5 млн. В настоящий момент заправка 1 литра такой системы хранения водорода позволяет проехать примерно полтора километра. Дальнейшие работы уже ведутся.
Работа представлена на конгрессе по «Зеленой химии и инженерии» 23 июня, а больше подробностей о курином хранении водорода мы узнаем чуть позже, если, конечно, идея получит дальнейшее развитие.
