Уголь может стать драйвером водородной энергетики

Уголь может стать ключом к революционному использованию водорода в качестве экологически чистого источника энергии, считают ученые из Университета штата Пенсильвания. Они обнаружили, что уголь обладает потенциалом для хранения газообразного водорода, аналогично тому, как батареи накапливают энергию для будущего использования, Это открытие дает шанс преодолеть серьезное препятствие в развитии устойчивой цепочки поставок «зеленой» энергии.

Описывая уголь как «геологическую водородную батарею», доцент кафедры энергетики и разработки полезных ископаемых в Пенсильванском государственном университете Шимин Лю объяснил, что хранение водородной энергии в угле может обеспечить надежный источник энергии, когда это необходимо. Водород — экологически чистое топливо, обладающее значительным потенциалом в таких секторах, как транспорт, производство электроэнергии и обрабатывающая промышленность. Однако развитие водородной инфраструктуры и доступных методов хранения являются важнейшими задачами, которые необходимо решить.

Геологические формации являются интересным вариантом для хранения водорода из-за их способности удерживать большое количество этого топлива, что может удовлетворить колебания спроса на энергию на ежедневной или сезонной основе. Лю считает, что уголь, с его хорошо налаженной инфраструктурой и широкой доступностью, был бы логичным выбором для геологического хранения водорода.

Чтобы оценить осуществимость этого подхода, ученые проанализировали восемь типов углей с различных угольных месторождений по всей территории Соединенных Штатов, чтобы понять их сорбционный и диффузионный потенциал (сколько водорода они могут удерживать). Результаты, опубликованные в журнале Applied Energy, показали, что все восемь углей продемонстрировали значительные сорбционные свойства, при этом битуминозный уголь с низким содержанием летучих веществ из восточной Вирджинии и антрацит из восточной Пенсильвании показали исключительно хорошие результаты в тестах.

Лю предполагает, что уголь может превосходить другие пласты благодаря своей способности удерживать больше водорода, существующей инфраструктуре и широкой доступности вблизи населенных пунктов. Истощенные запасы метана в угольных пластах, по-видимому, являются идеальными кандидатами для хранения водорода. Эти резервуары содержат нетрадиционный природный газ, такой как метан, который прилипает к поверхности угля в результате процесса, называемого адсорбцией. Аналогичным образом, введение водорода в уголь привело бы к поглощению газа углем. Эти пласты часто имеют слой сланца или аргиллита, действующий как уплотнение, которое будет эффективно удерживать водород до тех пор, пока тот не понадобится.

Уникальные характеристики угля, такие как высокое содержание углерода и множество мелких пор, делают его способным удерживать большее количество молекул водорода по сравнению с другими неуглеродистыми материалами.

Помимо потенциальных экологических выгод, развитие систем хранения водорода в районах добычи угля может открыть новые экономические возможности, особенно в регионах, сильно пострадавших при отказе от угля. Лю предполагает, что перепрофилирование этих областей и использование их существующего опыта и навыков в энергетическом секторе могло бы способствовать развитию водородной инфраструктуры и оказать положительное влияние на местную экономику.