​Η Ισπανία και άλλες επτά χώρες αναζητούν νέα υλικά για την αποθήκευση υδρογόνου

Αποτελεί μια από τις μεγάλες ελπίδες για την ενεργειακή μετάβαση, αλλά η πρόκληση της Επιστήμης συνεχίζει να είναι η αναζήτηση νέων υλικών ικανών να αποθηκεύουν υδρογόνο σε πολύ μικρό όγκο, αποτελεσματικά, με ασφάλεια και κάτω από ηπιότερες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας οκτώ χώρες, συμπεριλαμβανομένης της Ισπανίας, θα ενωθούν σε ένα έργο που κινείται προς αυτή την κατεύθυνση.

«Το πρόβλημα με το υδρογόνο είναι το μικρό του μέγεθος. Όντας ένα τόσο ελαφρύ στοιχείο, είναι πολύ δύσκολο για τα μόριά του να έρθουν κοντά το ένα στο άλλο, προκαλώντας υψηλή πυκνότητα συσσώρευσης και, έμμεσα, υψηλή ενεργειακή πυκνότητα», όπως εξήγησε ο καθηγητής Χημείας στο Πανεπιστήμιο του Αλικάντε (UA) Joaquín Silvestre σε συνέντευξή του στην EFE.

Στην πραγματικότητα, είναι «14 φορές λιγότερο πυκνό από τον αέρα και αυτό σημαίνει ότι απαιτούνται πολύ μεγάλοι όγκοι για να αποθηκεύεται επαρκής ποσότητα υδρογόνου», διευκρίνισε ο Silvestre, ο οποίος εξήγησε ότι, για να μετριαστεί αυτό το μειονέκτημα, «πρέπει να «αναγκάσουμε» το υδρογόνο, τα μόρια του για να συσκευαστούν μαζί».

Το Τμήμα Ανόργανης Χημείας του Πανεπιστήμιου του Αλικάντε (UA) συμμετέχει στο έργο με την ονομασία «MOST-H2», μαζί με ερευνητικά κέντρα, πανεπιστήμια και εταιρείες από τους κλάδους μηχανολογίας, νέων υλικών και μεταφορών της Ισπανίας, Ελλάδας, Ηνωμένου Βασιλείου, Γαλλίας, Γερμανίας, Αυστρίας, Ιταλίας και Μαρόκο, ενώθηκαν όλοι σε μια κοινοπραξία για να επιτύχουν ένα καινοτόμο σύστημα που στοχεύει στην αποθήκευση υδρογόνου με χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα.

Ο καθηγητής Joaquín Silvestre που ηγείται μιας ερευνητικής ομάδας στο τμήμα ανόργανης χημείας του UA στην αναζήτηση νέων υλικών για την αποθήκευση υδρογόνου αποτελεσματικά, με ασφάλεια και με χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα.

«Υπάρχουν πολλές χώρες που στοιχηματίζουν στο υδρογόνο, τόσο στην παραγωγή, μεταφορά, διανομή και τελική χρήση του σε τρένα ή πλοία όσο και στην παραγωγή ενέργειας για τον βιομηχανικό τομέα. Σε αυτά τα τελικά στάδια της αλυσίδας, η αποθήκευση είναι ένας κρίσιμος παράγοντας που απαιτεί επείγουσες λύσεις», τόνισε ο Silvestre.

Αυτός ο εμπειρογνώμονας δήλωσε ότι «οι χώρες που καταφέρνουν να ηγηθούν της τεχνολογίας που σχετίζεται με καθένα από αυτά τα στάδια θα ηγηθούν της ενεργειακής μετάβασης και θα μπορέσουν να μεταφέρουν αυτή την τεχνολογία σε τρίτες χώρες, με το επακόλουθο οικονομικό όφελος. Κάπως θα γίνουν «ισχυροί»».

«Εκεί, η Ισπανία διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο έχοντας πολλούς φυσικούς πόρους (συμπεριλαμβανομένου του θαλασσινού νερού) και έχοντας μεγάλη ευελιξία όσον αφορά τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (άνεμος, ηλιακή). Ωστόσο, η παραγωγή υδρογόνου από το θαλασσινό νερό δεν είναι εύκολη γιατί η φθορά των ηλεκτροδίων συμβαίνει λόγω διάβρωσης», γι’ αυτό και αυτή τη στιγμή χρησιμοποιείται γλυκό νερό, επεσήμανε.

Ένας από τους στόχους του ‘MOST-H2’, διάρκειας τεσσάρων ετών και προϋπολογισμού σχεδόν πέντε εκατομμυρίων ευρώ, είναι ο σχεδιασμός μιας κρυογονικής δεξαμενής για την αποθήκευση υδρογόνου υπό πίεση (λειτουργεί σε θερμοκρασίες κοντά στο υγρό άζωτο, δηλ. στους -195ºC).

Οι υπεύθυνοι του έργου σχεδιάζουν να αποκτήσουν ένα ημι-βιομηχανικό πρωτότυπο τα επόμενα δύο χρόνια για να αξιολογήσουν και να βελτιστοποιήσουν την ικανότητα αποθήκευσης και απελευθέρωσης αερίου.

«Αυτές οι δεξαμενές συνήθως έχουν δύο «πουκάμισα», ένα για ψύξη και ένα άλλο για μόνωση, για να διευκολύνουν την ψύξη με υγρό άζωτο, αλλά ελαχιστοποιώντας τις απώλειες θερμότητας μέσω αγωγιμότητας και μεταφοράς», διευκρίνισε ο καθηγητής του UA.

Ταυτόχρονα, το έργο εργάζεται για το σχεδιασμό ενός υλικού πλήρωσης για τη δεξαμενή, το οποίο επιτρέπει την αποθήκευση μεγάλης ποσότητας υδρογόνου κάτω από ηπιότερες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας σε σύγκριση με τη συμβατική δεξαμενή.

Τα υλικά πλήρωσης που επιλέχθηκαν στο «MOST-H2», μια εργασία για την οποία έχει χρησιμοποιηθεί τεχνητή νοημοσύνη (AI), είναι μεταλλοοργανικά δίκτυα (MOF), τα οποία χαρακτηρίζονται από πολύ ανεπτυγμένο χώρο αποθήκευσης υδρογόνου με υψηλή πυκνότητα συσκευασίας.

Η υψηλή πυκνότητα συσκευασίας έχει ως αποτέλεσμα πολύ περισσότερο αέριο που αποθηκεύεται κάτω από ηπιότερες συνθήκες πίεσης, γεγονός που βελτιώνει την ασφάλεια της συσκευής αποθήκευσης (σε σύγκριση με τις συμβατικές εγκαταστάσεις χωρίς πλήρωση), μειώνει το κόστος πίεσης (φόρτισης), ελαχιστοποιεί την τελική δεξαμενή (λεπτότερα τοιχώματα) και βελτιώνει την αυτονομία του ο τελικός μηχανισμός.

Στο πλαίσιο του έργου «MOST-H2», το Πανεπιστήμιο του Αλικάντε είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση και τον χαρακτηρισμό των καλύτερων επιλεγμένων υλικών MOF, καθώς και για τη διάχυση της θερμότητας που παράγεται μέσα στην κρυογονική δεξαμενή όταν φορτώνεται με υδρογόνο σε υψηλή πίεση.

Για αυτό το τελευταίο έργο, η ερευνητική ομάδα «Εργαστήριο Προηγμένων Υλικών (LMA)» του UA παρεμβαίνει στο σχεδιασμό σύνθετων στοιχείων (σύνθετων υλικών) με βάση τα επιλεγμένα MOF, τα οποία επιτρέπουν τη διάχυση της θερμότητας που παράγεται στη διαδικασία προσρόφησης/αποθήκευσης υδρογόνου σε λίγα δευτερόλεπτα.

Πηγή: ertnews.gr