Uhlí: Slibný způsob skladování vodíku

Datum 26.05.2023

Vědecký pracovník z Pennsylvánské Univerzity drží velký kus uhlí. Foto: Penn State

Uhlí má mnoho přívlastků. Tím nejpoužívanějším je špinavé uhlí. Ale paradoxně právě totéž uhlí, kterého se dnešní ekologická doba štítí snad nejvíce, může pomoci ke skladování vodíku. Vědci z Pensylvánské státní univerzity totiž zjistili, že právě ono zmiňované uhlí může představovat potenciální způsob skladování plynného vodíku, podobně jako baterie uchovávají energii pro budoucí použití, a řeší tak hlavní překážku v rozvoji dodavatelského řetězce čisté energie.

“Zjistili jsme, že uhlí může být touto geologickou vodíkovou baterií,” řekl Shimin Liu, docent energetického a minerálního inženýrství na Penn State.

Doprava, výroba elekřiny, průmyslová výroba. V těchto energeticky nejnáročnějších odvětvích naší ekonomiky je možné vodík jako čisté palivo využít. Podle vědců však zbývá ještě mnoho práce, než se podaří vybudovat vodíkovou infrastrukturu a učinit z něj cenově dostupný a spolehlivý zdroj energie.

To zahrnuje i vývoj způsobu skladování vodíku, které je v současnosti drahé a neefektivní. Geologické formace jsou podle vědců zajímavou možností, protože mohou skladovat velké množství vodíku, aby pokryly špičky a poklesy, jak se denně nebo sezónně mění poptávka po energii.

“Uhlí je dobře prozkoumané a plyn z něj komerčně vyrábíme už téměř půl století,” řekl Liu. “Rozumíme tomu. Máme infrastrukturu. Myslím, že uhlí by bylo logickým místem pro geologické skladování vodíku.”

Aby to vědci vyzkoušeli, analyzovali osm druhů uhlí z uhelných ložisek po celých Spojených státech, aby lépe porozuměli jejich sorpčnímu a difuznímu potenciálu, tedy tomu, kolik vodíku mohou pojmout. Všech osm druhů uhlí prokázalo značné sorpční vlastnosti, přičemž nejlépe si v testech vedlo málo těkavé černé uhlí z východní Virginie a antracitové uhlí z východní Pensylvánie, uvedli vědci na portálu Applied Energy.

“Myslím, že je velmi pravděpodobné, že uhlí by mohlo být z vědeckého hlediska tou nejlepší volbou pro geologické skladování,” řekl Liu. “Zjistili jsme, že uhlí překonává ostatní formace, protože dokáže pojmout více, má existující infrastrukturu a je široce dostupné po celé zemi a v blízkosti obydlených oblastí.”

Nejlepšími kandidáty mohou být vyčerpané zásobníky uhelného metanu. Tyto sloje obsahují zemní plyn, jako je metan, a v posledních několika desetiletích se staly důležitým zdrojem energie z fosilních paliv. Metan se drží na povrchu uhlí v procesu zvaném adsorpce.

Podobně by vstřikování vodíku do uhlí způsobilo, že by se tento plyn absorboval nebo přilepil na uhlí. Vědci uvedli, že tyto formace mají často na povrchu vrstvu břidlice nebo slínovce, které působí jako utěsnění a udržují metan, nebo v tomto případě vodík, uzavřený, dokud není odčerpán zpět.

“Mnoho lidí definuje uhlí jako horninu, ale ve skutečnosti je to polymer,” řekl Liu. “Má vysoký obsah uhlíku se spoustou malých pórů, které mohou uchovávat mnohem více plynu. Uhlí je tedy jako houba, která dokáže pojmout mnohem více molekul vodíku ve srovnání s jinými neuhlíkovými materiály.”

Vědci navrhli speciální zařízení pro provádění experimentů. Uhlí má slabší afinitu k vodíku ve srovnání s jinými sorpčními plyny, jako je metan a oxid uhličitý, takže tradiční tlakové zařízení pro stanovení sorpce by nefungovalo.

Na základě výsledků výzkumu vědci zjistili, že antracitové a poloantracitové uhlí jsou vhodnými kandidáty pro skladování vodíku ve vyčerpaných uhelných slojích a málo těkavé černé uhlí je lepším kandidátem pro plynné uhelné sloje.

Rozvoj skladování vodíku v uhelných lokalitách by mohl těmto regionům přinést nové ekonomické příležitosti a zároveň pomoci vytvořit národní vodíkovou infrastrukturu.

“Při přechodu na novou energetiku jsou to skutečně uhelné komunity, které byly ekonomicky nejvíce zasaženy,” řekl Liu. “Toto je určitě příležitost, jak změnit využití uhelného regionu. Již mají odborné znalosti – energetické inženýry a dovednosti. Pokud můžeme vybudovat infrastrukturu a změnit jejich ekonomické příležitosti – myslím, že bychom to měli zvážit.”

Další výzkumné práce se zaměří na dynamickou difuzivitu a dynamickou propustnost uhlí, což jsou vlastnosti, které určují, jak rychle lze vodík vstřikovat a odčerpávat zpět, uvedli vědci.

Petr Svoboda
zdroj: Pensylvánská státní univerzita

Výystava Volty 700 x 200 px

Napsat komentář