тел.: +7 (499) 132-75-22 +7 (985) 768-13-73
Российская промышленная группа
"СОВТЕК"
 

Баллон для безопасного хранения высокоплотного водорода

Текущее состояние разработки

Разработка находится на лабораторной стадии. Очередной этап – изготовление экспериментальных образцов и их всестороннее испытание.

Интеллектуальная собственность 

Поданы заявки на международный и российский патенты.

 Проблемы хранения водорода

Водород из всех энергоносителей имеет самое высокое энергосодержание – 33.3кВт/кг против 13кВт/кг у бензина и 13.9кВт/кг у природного газа. Кроме того, при сгорании он выделяет только чистую воду и никаких загрязнений. Однако, транспортировка водорода в больших объемах возможна только в случае обеспечения его высокоплотной упаковки и уровня безопасности, сравнимого с перевозкой нефтепродуктов или природного газа.

Табл. 1. Весовые параметры HDH-890

 

вещество

масса баллона

плотность, кг/л

объем, %

кг/л

%

баллон, включая

2.8

100

2.8

100

             материал

8.0

27

2.15

77

             водород

0.89

73

0.65

23

Табл. 2. Технические характеристики HDH-890

плотность водорода

890 g/l

масса водорода

650g/l

масса водорода , %

23%

рабочая t°C

-100 - +100°C

время зарядки

10с/кг

срок службы (раб. циклов)

не менее 106

 







Диссипативные баллоны HDH-890

Предлагается баллон специальной конструкции для безопасного хранения и транспортирования высокоплотного водорода. Основная конструктивная особенность баллона – его диссипативность, т.е. разбивка всего объема баллона на множество мельчайших объемов в виде капилляров и межкапилярных пространств. В случае ударного воздействия на баллон и нарушения его сплошности, водород вытечет только из нарушенных капилляров и межкапиллярных пространств. Взрывного раскрытия баллона при этом не произойдет. Таким образом, при предложенном варианте хранения и транспортировки водород опасен не более, чем бензин или природный газ.

Предложенная конструкция реализуется в виде баллонов серии HDH-890 (High Density Hydrogen с плотностью водорода 890г/л). В серию HDH-890 входят баллоны, содержащие водород с плотностью 890г/л, но разной емкости – от десятков миллилитров до десятков литров. На фотографии (рис.2) приведен прототип баллона серии HDH-890.

Удельные весовые показатели баллонов серии HDH-890 приведены в таблице 1. В таблице 2 представлены основные эксплуатационные характеристики баллонов серии HDH-890.

На диаграммах даны сравнительные характеристики баллонов HDH-890 относительно других способов хранения водорода, а также сравнение удельного энергосодержания с бензином и природным газом. Заметим, что плотность HDH-890 более чем на порядок превышает плотность жидкого водорода, а также более, чем в 7 раз плотность водорода в металлогидридах (OvMH) компании TOHS (Texaco Ovonic Hydrogen System).

Экономика

Экономическое сравнение водорода, упакованного в баллон HDH-890, с бензином применительно к автомобилям с двигателем внутреннего сгорания показывает следующее. Стоимость 1кг водорода в баллоне HDH-890 составляет $1, а стоимость 1кВт водорода в HDH-890 упаковке - $0.03/кВт ($1/33.3кВт). При цене нефти в $35 за баррель стоимость производства 1 литра бензина составит $0.3. Соответственно, 1кВт бензина стоит $0,03/кВт ($0.3/9.6кВт). Более плотная упаковка водорода по сравнению с бензином (в 2.2 раза) делает стоимость транспортировки водорода по сравнению с бензином дешевле в 1.5-2 раза.

В качестве иллюстрации объемных характеристик топливных баков автомобилей приведем следующие данные. При равном энергосодержании бензиновому баку в 60 литров соответствует баллон HDH-890 объемом 30 литров. При этом по сравнению с 60 литровым бензиновым баком 30 литровый HDH-890 обеспечит пробег автомобиля с двигателем внутреннего сгорания на 10-20% больше, а в случае водородного автомобиля на топливных элементах – на 200-300% больше.