Цивилизация
Как известно, водород является самым распространенным химическим элементом во Вселенной. Человечество давно размышляет об идее применения его в качестве топлива. Но на дворе уже XXI век, а подавляющее большинство автомобилей работает на бензине или дизеле, загрязняя окружающую среду вредными выбросами и увеличивая количество CO2 в атмосфере.
Причин у медленного развития инфраструктуры по использованию водородного топлива несколько. Одна из них заключается в том, что смесь водорода с воздухом является опасным взрывчатым веществом, легко воспламеняется и горит в легче, чем бензин.
Кроме того, самый распространенный элемент во Вселенной довольно трудно хранить и перевозить.
В газообразном состоянии водород в существенное число раз (до 40!) занимает больше места, чем обычный бензин, и в случае пробоя бака начинает моментально испаряться. Для его хранения в жидком состоянии требуются очень низкие температуры — ниже, чем -250 градусов по Цельсию.
Таким образом, для автомобилей, которые работают на водороде, необходимы топливные баки сложной конструкции, которые свели бы к минимуму его потери. Лучшими наработками человечества в этом направлении пока являются баки, в которых содержатся пластины из сплавов металлов, которые, взаимодействуя с водородом, превращаются в гидриды, или баки, где водород впитывается в пористые материалы (примером таких материалов могут служить углеродные нанотрубки).
Американские ученые из Университета штата Делавер в городе Ньюарк разработали
новый метод хранения водорода, в котором применяется довольно неожиданный материал — карбонизированные волокна куриных перьев.
Об этом авторы идеи выступили с докладом на 13-й ежегодной конференции по зеленой химии и технике.
Идея ученых заключается в том, что структура кератина (белка, из которого в основном состоят волокна куриных перьев) при процедуре карбонизации становится гораздо более пористой, чем в обычном состоянии, и белок становится способным поглощать и удерживать большое количество водорода.
Авторы посчитали, что применение карбонизированных волокон куриных перьев более эффективно в хранении водорода, чем углеродные нанотрубки или гидриды металлов.
К тому же куриные перья — дешевый материал.
Если представить себе автомобиль, работающий на водороде, то внедрение технологии для хранения соответствующего топлива с использованием куриных перьев обойдется производителю всего в несколько сотен долларов. В то время как нормальный бак объемом 80 литров с углеродными нанотрубками стоит целых $5,5 млн, а бак с использованием гидридов металла стоит порядка $30 тысяч.
Авторы утверждают, что автомобиль на водородном топливе, в котором будет бак на 75 галлонов (283 литра) с технологией применения карбонизированных волокон куриных перьев, сможет пройти 300 миль (482 км).
«Карбонизированные волокна куриных перьев могут значительно улучшить методы хранения водорода и, возможно, поспособствуют тому, чтобы водородное топливо стало экономичным и получило повседневное использование», — считает Ричард Вул, один из авторов работы.
Нет сомнений, что результаты этих исследований найдут широкое применение в США.
В этой стране не так давно к 2012 году планировали массово перейти на автомобили, использующие водородное топливо, а потом, поняв, что в ближайшие годы этого достичь не удастся, поставили новую задачу: добиться того, чтобы к 2015 году в автопарке США было не менее миллиона экологически чистых автомобилей. Если технологии с куриными перьями себя оправдают, то развитие инфраструктуры по использованию водородного топлива может пойти гораздо быстрее, причем не только в США, но и во всем мире.