Ερευνητές αναπτύσσουν νέες κυψέλες καυσίμου υδρογόνου ταχύτερης φόρτισης

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Ερευνητές από το University of Technology Sydney και το Queensland University of Technology ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο για τη βελτίωση των χρόνων φόρτισης κυψελών καυσίμου υδρογόνου στερεάς κατάστασης. Ο Δρ. Saidul Islam, από το University of Technology Sydney, είπε ότι η αποθήκευση στερεού υδρογόνου, και ιδιαίτερα σε μορφή μεταλλικού υδριδίου, προσελκύει το ενδιαφέρον επειδή είναι ασφαλέστερη και χαμηλότερου κόστους από το συμπιεσμένο αέριο ή την υγροποιημένη μορφή και μπορεί να απορροφήσει και να απελευθερώσει υδρογόνο με αναστρέψιμο τρόπο.

«Η τεχνολογία αποθήκευσης υδρογόνου με τη μορφή μεταλλικού υδριδίου είναι ιδανική για επιτόπια παραγωγή υδρογόνου από ηλεκτρόλυση που χρησιμοποιεί ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές. Μέσω αυτής της τεχνολογίας, το υδρογόνο μπορεί να αποθηκευτεί για εκτεταμένες χρονικές περιόδους και μόλις γίνει απαραίτητο, μπορεί να μετατραπεί σε αέριο ή σε μια μορφή θερμικής ή ηλεκτρικής ενέργειας όταν μετατρέπεται μέσω κυψέλης καυσίμου. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν συμπιεστές υδρογόνου, επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, αντλίες θερμότητας και αποθήκευση θερμότητας, διαχωρισμό ισοτόπων και καθαρισμό υδρογόνου. Η τεχνολογία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την αποθήκευση υδρογόνου στο διάστημα, για χρήση σε δορυφόρους και σε άλλη «πράσινη» διαστημική τεχνολογία», εξηγεί ο Δρ. Islam.

Ωστόσο, ένα πρόβλημα που προκύπτει από την αποθήκευση ενέργειας υδρογόνου είναι η χαμηλή θερμική του αγωγιμότητα, η οποία οδηγεί σε αργούς χρόνους φόρτισης και εκφόρτισης. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο για τη βελτίωση των χρόνων φόρτισης και εκφόρτισης για συστήματα υδρογόνου στερεάς κατάστασης. Η μελέτη δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Scientific Reports.

Ο κύριος συγγραφέας της μελέτης Puchanee Larpruenrudee, υποψήφιος διδάκτορας στο UTS School of Mechanical and Mechatronic Engineering, αναφέρει ότι η ταχύτερη αφαίρεση θερμότητας από την κυψέλη στερεού καυσίμου οδηγεί σε ταχύτερους χρόνους φόρτισης.

«Πολλοί εσωτερικοί εναλλάκτες θερμότητας έχουν σχεδιαστεί για χρήση σε εφαρμογές αποθήκευσης υδρογόνου με τη μορφή μεταλλικού υδριδίου. Περιλαμβάνουν ευθύγραμμους σωλήνες, ελικοειδείς ή σπειροειδείς σωλήνες, σωλήνες σχήματος U και πτερύγια. Η χρήση ενός ελικοειδούς πηνίου βελτιώνει σημαντικά τη μεταφορά θερμότητας και μάζας μέσα στο χώρο αποθήκευσης».

«Αυτό οφείλεται στη δευτερογενή κυκλοφορία και στην ύπαρξη μεγαλύτερης επιφάνειας για απομάκρυνση θερμότητας από τη σκόνη υδριδίου μετάλλου στο ψυκτικό υγρό. Η μελέτη μας ανέπτυξε περαιτέρω ένα ελικοειδές πηνίο για να αυξήσει την απόδοση μεταφοράς θερμότητας».

Οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα ημικυλινδρικό πηνίο ως εσωτερικό εναλλάκτη θερμότητας, το οποίο βελτίωσε σημαντικά την απόδοση μεταφοράς θερμότητας. Ο χρόνος φόρτισης υδρογόνου μειώθηκε κατά 59% όταν χρησιμοποιήθηκε το νέο ημικυλινδρικό πηνίο σε σύγκριση με έναν παραδοσιακό εναλλάκτη θερμότητας με ελικοειδές πηνίο.

Τώρα, οι ερευνητές εργάζονται για την αριθμητική προσομοίωση της διαδικασίας εκρόφησης υδρογόνου και συνεχίζουν να βελτιώνουν τους χρόνους απορρόφησης. Ο ημικυλινδρικός εναλλάκτης θερμότητας θα αναπτυχθεί περαιτέρω για το σκοπό αυτό.

Τέλος, οι ερευνητές στοχεύουν στην ανάπτυξη ενός νέου σχεδίου για την αποθήκευση ενέργειας υδρογόνου, που θα συνδυάζει άλλους τύπους εναλλακτών θερμότητας. Ελπίζουν επίσης να συνεργαστούν με βιομηχανικούς εταίρους για να διερευνήσουν την απόδοση σε βιομηχανική κλίμακα με βάση το νέο εναλλάκτη θερμότητας.

Με πληροφορίες από TheBrighterSide.news

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR