IBInstytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Uwarunkowania ekologiczne, ale także polityczne, a w ostatnim czasie również ekonomiczne związane z galopującym wzrostem cen surowców energetycznych, jak i samej energii, stały się powodem silnie rosnącego zainteresowania zarówno wydajnymi źródłami energii, jak też „czystymi” paliwami, w tym wodorem. Wprowadzenie wodoru do powszechnego użytku w transporcie i energetyce wiąże się jednak z szeregiem problemów natury technicznej, często rozwiązanych w skali laboratoryjnej, jednak ciągle oczekujących na wdrożenia. Katalog zagadnień związanych z wykorzystaniem wodoru jako paliwa do powszechnego użytku jest bardzo długi, jednak w niniejszej pracy skupiamy się na przybliżeniu problematyki dotyczącej przechowywania wodoru. Jako istotne omówione są kwestie metod sprężania, skraplania i lokalnego wytwarzania wodoru, a także przechowywania go i transportu w postaci związków chemicznych o różnej budowie. Pośród omówionych związków znalazły się między innymi wodorki metali o wysokiej aktywności chemicznej, borowodorek sodowy, amidoborany. Jako osobna grupa organicznych nośników wodoru mogą być rozpatrywane związki takie jak kwas mrówkowy, toluen, naftalen, a także inne mogące ulegać odwracalnemu uwodornieniu, jak pary aren–cykloalkan. Naświetlone zostały także problemy technologiczne związane z wykorzystaniem wspomnianych związków w przechowywaniu i transporcie wodoru. Istotną kwestię stanowią także metody wielkoskalowego magazynowania tego gazu, dlatego też w artykule zasygnalizowane zostały zagadnienia dotyczące problematyki podziemnych magazynów gazu (PMG) wykorzystywanych do magazynowania wodoru czy wreszcie – magazynowania go w istniejącej infrastrukturze przesyłowej. Ponadto przybliżony został zarys najistotniejszych uwarunkowań prawnych oraz strategii dotyczących wodoru, zarówno w skali kraju, jak i wspólnoty europejskiej.
The introduction of the hydrogen economy, despite its obvious technological problems, creates a need for a significant number of niche-focused solutions, such as small-sized (10–100 W) fuel cells able to run on hydrogen of lesser purity than what is considered a standard in the case of PEMFCs. One of the solutions can be derived from the fact that an increase in the operational temperature of a cell significantly decreases its susceptibility to catalyst poisoning. Electrolytes suitable for the so-called medium temperature operational range of 120–400 °C, hence developed, are neither commercialized nor standardized. Among them, phosphate silicate protonically conductive glasses were found not only to reveal interestingly high levels of operational parameters, but also, to exhibit superior chemical and electrochemical stability over their polymeric counterparts. On the other hand, their mechanical properties, including cracking fragility, still need elaboration. Initial studies of the composite phosphate silicate glasses with uranyl-based protonic conductors, presented here, proved their value both in terms of application in fuel cell systems, and in terms of understanding the mechanism governing the charge transport mechanism in these and similar systems. It was found that whereas systems containing 10–20 wt% of the crystalline additive suffer from significant instability, materials containing 45–80 wt% (with an optimum at 60%) should be examined more thoughtfully. Moreover, the uranyl hydrogen phosphate was found to surpass its arsenate counterpart as an interesting self-healing behavior of the phase structure of the derived composite was proved.