Badacze z Instytutu Nauki w Tokio osiągnęli przełom w technologii magazynowania wodoru, opracowując baterię wodorową działającą już w temperaturze 90°C, co dramatycznie obniża wymagania temperaturowe, które od dawna utrudniały praktyczne zastosowanie magazynowania wodoru.

Innowacja, opublikowana w czasopiśmie Science 18 września, stanowi potencjalny punkt zwrotny dla systemów czystej energii i pojazdów napędzanych wodorem, ponieważ pokonuje dwie główne bariery, które ograniczały wcześniejsze metody magazynowania wodoru.

Tradycyjne metody magazynowania wodoru w stanie stałym wymagają temperatury pracy między 300 a 400°C, aby uwolnić lub przechwycić wodór, co czyni je energochłonnymi i niepraktycznymi do codziennego użycia. Nowy system baterii działa w temperaturach poniżej 100°C, co stanowi redukcję, która może przekształcić magazynowanie wodoru z ciekawostki laboratoryjnej w technologię komercyjnie opłacalną.

Zespół badawczy, kierowany przez dr Takashiego Hirose, adiunkta Naokiego Matsui oraz profesora Instytutu Ryojiego Kanno, opracował stały elektrolit o wzorze Ba0.5Ca0.35Na0.15H1.85, który efektywnie transportuje jony wodorkowe. Materiał ten charakteryzuje się strukturą krystaliczną znaną ze swojej superjonowej przewodności, pozwalając jonom wodoru swobodnie migrować przez połączone czworościenne i oktaedryczne miejsca.

Projekt baterii wykorzystuje wodorek magnezu (MgH2) jako anodę oraz wodór w postaci gazowej jako katodę. Podczas ładowania MgH2 uwalnia jony wodorkowe, które migrują przez stały elektrolit do elektrody wodorowej, gdzie są utleniane, co prowadzi do uwolnienia wodoru w postaci gazowej. Proces ten odwraca się podczas rozładowywania.

Magazynowanie wodoru od dawna stanowi fundamentalne wyzwanie dla transformacji energetyki na czystą. Konwencjonalne metody wymagają albo ekstremalnie niskich temperatur rzędu -253°C, albo wysokich ciśnień w zakresie od 350 do 700 barów, stwarzając przeszkody w zakresie bezpieczeństwa, ekonomii oraz logistyki.

Obecne pojazdy z ogniwami paliwowymi na wodór napotykają na poważne bariery, w tym wysokie koszty produkcji, ograniczoną infrastrukturę do tankowania oraz trudności z magazynowaniem. Niska gęstość energii wodoru w przeliczeniu na jednostkę objętości wymaga specjalistycznych systemów przechowywania, natomiast kruchość wodoru może osłabić metalowe konstrukcje rurociągów i zbiorników magazynowych.

Według PV Magazine, japoński przełom „przezwycięża ograniczenia wysokiej temperatury i niskiej pojemności wcześniejszych metod” oraz zapewnia „podstawę dla wydajnych systemów magazynowania wodoru, nadających się do wykorzystania jako nośniki energii”. Takie postępy mogą przyspieszyć wdrażanie pojazdów napędzanych wodorem i umożliwić szerszą integrację wodoru z systemami czystej energii.

_{Fot: Depositphotos}