Shranjevanje vodika 2017-12-28T10:59:43+00:00

Shranjevanje vodika

Energija prihodnosti.
Vodik, kot nosilec energije, ne povzroča emisije škodljivih snovi, še posebej ogljikovega dioksida (CO2), v kolikor je pridobljen iz obnovljivih virov energije (veter, sonce, voda). Vodik je sestavni del našega planeta in je v vezani obliki prisoten tudi v vodi. Celo človeško telo vsebuje 10% vodika.

Razvijamo shranjevanje vodika v jeklenkah pod visokim pritiskom za čistejše okolje.

Več o tem

Vodik se shranjuje v jeklenkah pod visokim pritiskom (do 800 barov). Pri tem se vodik, ki je sprvoma v plinastem stanju, najprej ohlajuje in nato s pomočjo večstopenjskih kompresorjev skomprimira do želenega tlaka. Z zgoščevanjem vodika se gostota energije na razpoložljiv volumen veča. Za to potrebna dodatno potrošena energija, ki se porablja pri tankanju osebnih vozil na vodik, znaša približno 12% (pri 700 barih) celotne shranjene količine energije. Za shranjevanje se uporabljajo nizkodifuzijske visokotlačne jeklenke. Molekula vodika predstavlja najmanjšo molekulo našega planeta, zato je notranje zaščita in izvedba sten jeklenke bistvenega pomena. Jeklenke so v različnih izvedbah vse do 1200 barov. Poleg tega morajo biti certificirane s strani pristojnih ustanov.

 

 

Vodik – kaj je to?

Vodik je element z najmanjšo gostoto. Molekula vodika (H2) je 14,4 krat lažja od zraka. Tekoči vodik tehta 70,8 g/l. Njegovo tališče je pri 14,02 K (-259 °C), vrelišče ima pri 21,15 K (-252 °C), v vodi in ostalih topilih je slabo topen -topnost v vodi znaša 18,2 ml/L pri 20 °C in normalnemu tlaku. Zaradi svojih kemičnih in fizikalnih lastnosti se ravnanje z njim precej razlikuje od ostalih energentov. Pri uhajanju tvori vodik z okoliškim zrakom vnetljivo zmes (pri deležu 4-75%). Eksplozivna zmes (pokalni plin) se tvori ob prisotnosti vsaj 18% vodika z zrakom. Zaradi lahkotnosti vodika le-ta izhlapi v okolico, preden bi lahko tvoril eksplozivno zmes oz. izgori v vroči okolici že pri koncentraciji 4%.
V primerjavi z ostalimi ogljikovodiki ima vodik nizko izgorevalno entalpijo in s tem nizko energijsko gostoto glede na volumen (cca. 1/3 zemeljskega plina). Slednje zahteva, da je v primerjavi z zemeljskim plinom, za hranjenje enake količine vodika potrebna 3x večja jeklenka oz. 3x večji tlak pri enako velliki jeklenki. Zaradi nizkega molskega deleža ima vodik sorazmerno visoko energijsko koncentracijo (npr. Več kot 2x večjo energijsko koncentracijo od zemeljskega plina). Vodik je zaradi majhnosti molekul precej difuzen, zato je za njegovo hranjenje potrebna pravilna izbira vrste materiala rezervoarja. Proces difuziranja dodatno stimulirata visoka temperatura in visok notranji tlak. Poleg omenjenega vodik povzroča krkost kovinskih materialov ovojnice rezervoarja; slednje odpade v primeru ovojnice iz umetnih mas/plastike.
V primerjavi z drugimi kemijskimi gorivi, vsebuje vodik v plinsken stanju največ energije na enoto teže in hkrati znatno manj energije glede na volumensko enoto. Vodik in električna energija nista primarna energenta, saj se ju pridobiva iz primarne energije. Iz tehničnega vidika danes ni več problemov pri shranjevanju vodika.

Primerjava gostote energentov

Gostota glede na težo (kWh/kg):
– vodik: 33,3
– zemeljski plin: 13,9
– bencin: 11,1–11,6 (40,1–41,8 MJ/kg)
– diesel: 11,8–11,9 (42,8–43.1 MJ/kg)
– LOHC (N-Ethylcarbazol): 1,93
– Li-Ion-baterije: cca. 0,2 (odvisno od vrste)

Gostota glede na volumen (v kWh/l):
– plinasti vodik (pri normalnem tlaku): 0,003
– plinasti vodik (komprimiran s 20 MPa / 200 bar): 0,53
– plinasti vodik (komprimiran s 70 MPa / 700 bar): 1,855 rezervoar avtomobila
– zemeljski plin (20 MPa): 2,58
– bencin: 8,2–8,6
– diesel: 9,7
– Li-Ion baterije: 0,25–0,675