Betekintés: A gépjárművek által okozott légszennyezés csökkentése, korszerű környezetbarát gépkocsi-konstrukciók, oldal #4

Figyelem! Ez itt a doksi tartalma kivonata.
Kérlek kattints ide, ha a dokumentum olvasóban szeretnéd megnézni!

etében a felületen megkötődő hidrogén disszociatív adszorpció révén atomjaira hasad, ezek a hidrogén atomok diffúzióval lépnek be a fémvázba, intersticiális helyeket elfoglalva. Az egyensúlyi fémhidridek a fémrácsban rendezett hidrogén alrácsokat tartalmaznak. Ha a fémes rács rendelkezik a Fermi-sávban d- vagy f-elektronokkal, akkor a hidrogén s-elektronja részben donálódik a vezetési sávba, s a maradó proton részben a Fermi-sáv elektronjaihoz kötődhet, ami lehetőséget ad arra, hogy a hidrogén atomok viszonylag szabadon mozogjanak a rácsban. Hátrány: Jelenleg a fémhidridek mindegyike erős redukálószer és így erőteljes reakcióba lép a levegő oxigénjével, vagy víztartalmával. Ez azt jelenti, hogy bármilyen meghibásodás az üzemanyagellátó rendszerben a reakció megindulását, az energiatartalom csökkenését, elvesztését eredményezi, aminek megelőzése vákuumbiztos rendszer kiépítését igényli. • Az első szóba jöhető könnyű hidrid a nátrium-alanát, amely esetében, TiCl 3 -dal aktiválva olyan hidrogén abszorpció/deszorpció egyensúly és sebesség érhető el, ami lehetővé teszi az alkalmazást. A teljes reakciósor a következő: 3 NaAlH 4 ↔ Na 3 AlH 6 + 2 Al + 3 H 2 ↔ 3 NaH + 3 Al + 4,5 H 2 A hidrogén felszabadulása két lépésben megy végbe. A readszorpció is kétlépéses. A folyamatba a fém alumínium csapadékként jelenik meg, a gond azonban az, hogy a regenerálási reakcióban (300°C hőmérsékleten), azaz „újratöltéskor”, ebből a csapadékból kell létrehozni az -6-



alanát-fázist. A hidrogén-nyomás növelésekor az Al-csapadék direkt reakcióba lép hidrogénnel, valamilyen átmeneti fázis képződése közben, ami aztán elvezet az alanát fázisig. Pontosan nem tudni, hogy mi a szerepe a TiCl 3 -nak; egyesek szerint katalizátorként működik, mások véleménye az, hogy beépülve a kristályszerkezetbe azt stabilizálja. A nátrium-alanát jelenlegi ára 50 USD/kg, ami igen drágának mondható. • Hasonló folyamat jellemzi a lítium-imid/hidrid rendszert is: LiNH 2 + 2 LiH ↔ Li 2 NH + H 2 + LiH ↔ Li 3 N + 2 H 2 Problémája az, hogy a LiN 3 túlságosan stabilis, pl. termikus bontásakor argonban az első bomlási lépés 700 K-en következik be. További hátránya, hogy a folyamatban ammónia képződhet mellékreakcióként, ami a hidrogéntartalom gyors elvesztését is eredményezheti. • Hasonló lehetőséget jelentenek a borohidridek, pl. a LiBH 4 , aminek a fajlagos hidrogéntartalma 18,5 % (a reverzibilis H-tartalom azonban csak 13,8%), a következő reakciónak megfelelően: LiBH 4 ↔ LiH + B + 1,5 H 2 A képződő LiH termodinamikailag stabil. A reakció ugyan reverzibilis. • A borohidridek közül a nátrium-borohidrid alkalikus közegben vízzel, katalizátor (valamilyen platinafém) jelenlétében reagálva szolgáltat hidrogént: NaBH 4 + 2 H 2 O → 4 H 2 + NaBO 2 A reakció heterogén katalizátor jelenlétében megy végbe, amit akkor kell az oldathoz adni, ha indítani akarjuk a reakciót, viszont ha nem akarjuk, hogy a hidrogén tovább fejlődjön (a gépkocsi megállításakor), akkor a katalizátort ki kell venni az oldatból. A végtermék a nátrium-metaborát oldat a töltőállomáson leereszthető és friss borohidrid oldattal tölthető fel a tank, vagy tartálycserével végezhető a feltöltés. Ez a rendszer ideális lenne az üzemanyag-cellás rendszerhez, hiszen vízgőzön kívül más szennyezéssel nem kell számolni, ami viszont éppen szükséges a membrán nedvesítéséhez. A nátrium-borohidrid oldat továbbá biztonságos, sokkal kevésbé veszélyes, mint a korábban bemutatott hidridek, sőt a szénhidrogénekkel összehasonlítva is tiszta, így ideális üzemanyag is lehetne. Hátránya, hogy túl drága, 80 USD/kg. Nagyfelületű pórusos anyagok alkalmazása a H 2 adszorpciós tárolására: A fiziszorbeált molekuláris hidrogén jelenti a másik potenciális lehetőséget, amihez megfelelő adszorbenst kell találni. Ennek a kritériumai azok lennének, hogy a szobahőmérséklettől nem túlzottan eltérő körülmények között játszódjék le a szorpciós folyamat, a deszorpció a felhasználásnak megfelelő ütemben megvalósítható legyen. Azonban ez valószínűtlennek látszik, hogy az adszorpciót szobahőmérsékleten meg lehessen valósítani. A nyomás növelésével az adszorbeált anyagmennyiség növelhető, azonban a tárolási kapacitás nem éri el azt az értéket, amit gázkompresszióval kaphatunk, akkor pedig az adszorbens jelenléte értelmetlen. Elvileg kemiszorpcióval is megköthető a hidrogén nagyobb mennyiségben, azonban a kémiai kötés erősségével kötődő atomos hidrogén deszorpciója szobahőmérsékleten nehezen kivitelezhető. A nehézségek leküzdésére két megoldás jöhet szóba. Az egyik a hidrogén adszorber hőmérsékletének csökkentése

«« Előző oldal Következő oldal »»