Hidrojen, ağırlık başına yüksek enerji yoğunluğuna sahip bir enerji taşıyıcısıdır, ancak aynı zamanda hafif bir gazdır. Hidrojen makalemiz bunu daha ayrıntılı olarak açıklamaktadır.
Hidrojen çok hafif bir gaz olduğundan, DASH katı hal hidrojen depolama sistemleri , hidrojen altyapısı için ilginç bir seçenektir. Bu depolarda hidrojen ne sıvı ne de gaz halinde depolanır. Bunun yerine katı ve inorganik bir taşıyıcı malzeme, metal hidrit olan hidrojeni yakalar.
Teknolojinin temelleri #
Bu hidrojen depolama biçiminin temeli, GRZ Technologies tarafından kullanılan metalik bileşiklerin doğru koşullar altında hidrojeni emmesidir. Bu işlem aşağıda gösterilmiştir.
Absorpsiyon sırasında, hidrojen molekülleri (H2) ayrı hidrojen atomlarına (H) ayrılır. Bireysel hidrojen atomları daha sonra metal alaşımının geçiş bölgelerine hareket eder. Tek tek atom çekirdekleri arasındaki mesafeler, gaz fazında olacağından önemli ölçüde daha küçük hale gelir. Sonuç olarak, hidrojen depolamanın hacimsel yoğunluğu çok yüksektir ve sistemin enerji yoğunluğu da öyle. GRZ, uygulamaya bağlı olarak bu işlem için birçok farklı alaşım kullanır. Bir alaşım örneği LaNi5’tir. Bir alaşım hidrojeni emdiğinde aşağıdaki kimyasal reaksiyon gerçekleşir:
LaNi5 + 3H2 ⟶ LaNi5H6
Bu alaşımın bütün bir malzeme sınıfından tek bir örnek olduğunu belirtmek önemlidir. GRZ Technologies mühendisleri, her ürün için en iyi malzemeyi geliştirir ve böylece genel sistemin özelliklerini optimize eder.
Teknik avantajlar #
Bununla birlikte, metal hidritleri katı hal hidrojen deposu olarak kullanmak, sadece malzemenin seçimi belirleyici değildir. Genel depolama sisteminin özellikleri de optimize edilmelidir. Bunu “Sistem Tasarımı ve Üretimi” bölümünde daha ayrıntılı olarak açıklıyoruz.
DASH depolama teknolojisinin önemli bir yönü, depolama malzemesine bağlı olan yüksek hacimli depolama yoğunluğudur. Hacimsel yoğunluk, hem taşıyıcı malzemedeki atomlar arasındaki boşlukların boyutu hem de tek tek H atomları arasındaki mesafe ile sınırlıdır. Westlake kriterine göre (bkz., örneğin, D.G. Westlake, J. Less-Common Metals 91 (1983), s. 275-292), bu teknoloji ile 245 kgH2/m3’e kadar hacimsel depolama yoğunlukları teorik olarak mümkündür. Karşılaştırma için: sıvı hidrojenin yoğunluğu 71 kgH2/m3 ve gaz halindeki hidrojen yaklaşık 900 bar’dır. 40 kgH2/m3. GRZ’nin metal hidrit bazlı teknolojisi son derece döngüye dayanıklıdır ve 25 yıl veya daha fazla kullanım ömrü sağlar. Mevcut kapasitenin tamamını kısıtlama olmaksızın kullanabiliriz. Son olarak, teknolojinin önemli bir özelliği çevre dostu olmasıdır.
Depolama yöntemlerinin niceliksel karşılaştırması #
Metal hidrit hidrojen depolama cihazı DASH, lityum piller gibi mevcut rakip enerji depolama çözümlerine kıyasla önemli ölçüde azaltılmış ekolojik ayak izi ile etkileyicidir. Depolar tamamen geri dönüştürülebilir ve depoların üretimi için kullanılan enerji çok daha düşüktür. Bu hidrojen depolama biçiminin özellikleri aşağıdaki tabloda özetlenmiştir ve diğer hidrojen depolama biçimleriyle karşılaştırılmıştır:
| Basınçlı gaz (düşük basınç) | Basınçlı gaz (yüksek basınç) | Sıvı | Katı hal | |
| Seviyelendirilmiş depolama maliyeti | Alçak | Yüksek | Yüksek | Alçak |
| Kompresör veya sıvılaştırıcı gereklidir | Hayır | Evet | Evet | Hayır |
| Hacimsel yoğunluk | Çok düşük | Orta ila yüksek (700 bar(g)) | Yüksek | Çok yüksek |
| Şarj/deşarj sırasında enerji kayıpları | Hayır | Evet (sıkıştırma) | Evet (sıvılaştırma) | Hayır |
| Güvenlik özellikleri | Kabul edilebilir | Kabul edilebilir | Kabul edilebilir | Mükemmel |
| Tipik basınç seviyeleri | 30 bar(g) | 200-700 bar(g) | Ortam | Ortam sıcaklığında 45 bar(g) |
| Diğer avantajlar | • Yaygın olarak bulunur • Düşük CAPEX | •Ölçeklenebilir | • Bakım gerektirmez | |
| Diğer dezavantajlar | • Depolama kapasitesinin tamamı kullanılamaz • Güvenlikle ilgili kısıtlamalar ve maliyet | • Kapasitenin tamamı kullanılamaz • Güvenlikle ilgili kısıtlamalar ve maliyet | • Güvenlikle ilgili kısıtlamalar ve maliyet • Teknik karmaşıklık: kaynatma, sürekli soğutma gerekli, vb. | • Daha düşük gravimetrik yoğunluk |
