Казалось бы, у ископаемого угля нет и не может быть ничего общего с зеленой энергетикой. Но это не так. Оказывается, уголь можно не сжигать, а использовать для хранения газообразного водорода, который является одним из наиболее перспективных источников чистого топлива.
Накопитель водорода
Водород является одним из наиболее перспективных источников чистой энергии будущего. Когда он используется в качестве топлива, его единственным отходом является вода. Тем не менее, остается нерешенным вопрос, как его использовать. Водород легко воспламеняется, потому поиск способов его безопасного хранения занимает умы многих современных исследователей.
Оригинальное решение для этой проблемы нашли исследователи из Университета штата Пенсильвания (Penn State). Они предлагают использовать уголь в качестве батареи, которая может содержать водород.
Известно, что уголь хорошо накапливает газ метан, который прилипает к материалу в процессе, известном как адсорбция. По словам исследователей, это качество угля можно применить и к водороду.
Чтобы проверить теорию, ученые создали специальное оборудование, позволяющее под давлением нагнетать водород в уголь.
«Мы разработали очень новый и очень сложный дизайн. Понадобились годы, чтобы понять, как это сделать должным образом. Мы должны были правильно разработать систему экспериментов, проб и ошибок на основе нашего предыдущего опыта с углями и сланцами», - говорит Шимин Лю, доцент кафедры энергетики и горнодобывающей промышленности в Penn State.
Анализируя восемь различных типов угля со всех концов Соединенных Штатов исследователи обнаружили, что материал действительно исключительно хорош в хранении водорода. Лучшим вариантом хранилища стал низколетучий битуминозный уголь, найденный в Вирджинии, и антрацитовый уголь из Пенсильвании.
Способность угля улавливать газ основана на его уникальном составе.
«Многие люди рассматривают уголь как горную породу, но на самом деле это полимер. Он имеет высокое содержание углерода с большим количеством небольших пор, которые могут хранить много газа. Таким образом, уголь похож на губку, которая может содержать гораздо больше молекул водорода по сравнению с другими неуглеродными материалами», - говорит Лю.
Почему это важно?
Дальнейшие исследования должны углубить представление об угле как о ценном хранилище для водорода. Сейчас исследователи изучают его проницаемость и диффузионную способность материала. Это позволит понять, как быстро водород может закачиваться в различные виды угля и выводиться из них. Это в свою очередь, может привести к появлению эффективных водородных «батарей» на основе угля.
Лю также указывает, что исследования могут дать надежду странам и регионам, которые сильно пострадали от отказа от угля. Энергетический переход сильно ударил по регионам, которые раньше полагались на добычу угля. Если уголь найдет себе эффективное место в мире зеленой энергетики, это позволит вдохнуть новую жизнь в угольные регионы и угольную промышленность.
Исследование опубликовано в журнале Applied Energy.
