مشکل ذخیره سازی هیدروژن در وسایل نقلیه

این الزامات اغلب با یکدیگر متناقض هستند (مانند نیاز به انرژی خاص و چگالی انرژی زیاد) و نیاز به پرداخت همزمان این مسائل بر میزان چالش می افزاید. در حقیقت، برخی از نیازهای ذخیره سازی هیدروژن با وسایل نقلیه، به ویژه با روش های مایع و گازی غیرقابل دستیابی به نظر می رسد. ذخیره هیدروژن در ترکیبات شیمیایی طیف وسیعی از امکانات را برای تأمین نیازهای حمل و نقل ارائه می دهد، اما هیچ ماده واحدی که تا به امروز بررسی شده است تمام خواص لازم را از خود نشان نمی دهد.

راه حل ذخیره سازی نیاز به پیشرفت هایی در عملکرد مواد دارد که می تواند تنها از تحقیقات ابتکاری و اساسی حاصل شود که فراتر از مواد در نظر گرفته شده تا به امروز است. تقاضای دقیق در مورد ظرفیت ذخیره سازی، شرایط شارژ و تخلیه، پایداری و هزینه دامنه های سنتی شیمی، فیزیک، علوم مواد و مهندسی را در بر می گیرد. عوامل اساسی که قدرت پیوند، سینتیک دفع، تخریب ناشی از چرخه و نقش نانو اندازه و ساختار نانو را در پیوند و سینتیک کنترل می کنند، باید تحقیق و مواد جدیدی پیدا شود.

در حال حاضر، فقط سه سیستم برای ذخیره هیدروژن برای حمل نزدیک به تجاری سازی هستند. آنها گاز را در فشارهای بالا (۵۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ psi در سیلندرهای کامپوزیت) فشرده میکنند، هیدروژن مایع است که نیاز به دمای برودتی ۲۵۳- درجه سانتیگراد دارد و ذخیره مواد بر اساس مواد جامد است که شامل استفاده از هیدریدهای فلزی، مواد پایه کربن جاذب های سطح بالا و / یا ذخیره هیدروژن شیمیایی می گردد. وضعیت فعلی فناوری های مختلف ذخیره سازی از نظر وزن، حجم و هزینه در زیر آورده شده است. این سیستم ها سه تا هشت برابر عملکرد را در رسیدن به اهداف DOE نشان می دهند.

هیدروژن فشرده تا ۸۰۰ اتمسفر ۳ برابر بیشتر از بنزین برای همان انرژی حجم اشغال می کند. لازم است اگر وسیله نقلیه ای به اندازه کافی هیدروژن حمل کند، باید به این چگالی برسد. فشار ۸۰۰ میله تا ۶ تن یا ۱۲۰۰۰ پوند در اینچ مربع کار می کند. مهار چنین فشارهایی در مخزن سبک بسیار دشوار است. خرابی مخزن فاجعه بار به اندازه وزن برابر دینامیت انرژی آزاد می کند. مخزنی ساخته شده از فولاد با مقاومت بالا ۱۰۰ برابر بیشتر از هیدروژن موجود در آن وزن دارد. یک کامیون یا اتومبیل با استفاده از مخزن استیل غیرعادی خواهد بود زیرا مخزن تقریباً به اندازه اتومبیل وزن دارد.

مخازن هیدروژن با فشار بالا که از فیبر کربن ساخته شده اند ممکن است یک راه حل باشد. فیبر کربن ماده ای است که در هواپیماها و وسایل ورزشی مورد استفاده قرار می گیرد. در حال حاضر مخازن فیبر کربن بسیار گران هستند.