Nowatorski sposób na zrównoważone magazynowanie wodoru
Od chwili rozpoczęcia prac w 2022 roku, zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu MOST-H2 dąży do opracowania wydajnego, bezpiecznego i ekonomicznego sposobu magazynowania wodoru. W trzecim roku prac zespołowi udało się dokonać istotnych postępów w zakresie rozwoju technologii magazynowania wodoru potrzebnych Europie do realizacji celów klimatycznych. Tajną bronią wykorzystywaną przez projekt MOST-H2 w rozwiązaniach do krioadsorpcyjnego magazynowania wodoru jest specjalna klasa porowatych materiałów krystalicznych zwanych strukturami metaloorganicznymi. W procesie krioadsorpcji wodór w stanie gazowym jest fizycznie adsorbowany przez porowaty materiał w temperaturach kriogenicznych. W ramach prac powstały nowe monolityczne adsorbenty oparte na strukturach metaloorganicznych optymalnie łączące objętościową i grawimetryczną pojemność adsorpcji wodoru. Materiały te charakteryzują się wysokim współczynnikiem adsorpcji wodoru, są też łatwe i bezpieczne w transporcie, a ich wpływ na środowisko naturalne jest znikomy.
Zastosowanie sztucznej inteligencji
Aby przyspieszyć rozwój materiałów, naukowcy skupieni wokół projektu MOST-H2 opracowali narzędzie oparte na sztucznej inteligencji, które umożliwia dokładne przewidywanie, które struktury metaloorganiczne będą optymalnym rozwiązaniem do magazynowania wodoru. „Łącząc uczenie maszynowe z zaawansowanymi symulacjami, w ramach projektu opracowaliśmy kompleksową bazę danych materiałów o najlepszych osiągach w tym zakresie”, czytamy w informacji prasowej opublikowanej na platformie idw. „Nasze prace zostały zaprezentowane w szeregu publikacji, które objaśniają, w jaki sposób metody obliczeniowe mogą zmienić proces syntezy struktur metaloorganicznych i zwiększyć potencjał związany z ich stosowaniem w procesach adsorpcji gazów”.
Poszukiwania nowych związków
Zespół projektu MOST-H2 połączył analizę obliczeniową ponad 10 000 struktur metaloorganicznych z kompleksowymi badaniami doświadczalnymi w celu analizy i precyzyjnego określenia osiągów wybranych struktur przewyższających zakładane cele w zakresie możliwości grawimetrycznego i objętościowego magazynowania wodoru. „Te przełomowe rozwiązania zostały objęte zgłoszeniami patentowymi”, czytamy w informacji. Naukowcy osiągnęli również pewien postęp w zakresie modelowania i analizy systemów magazynowania wodoru dzięki zastosowaniu zaawansowanych symulacji. Umożliwiły one opracowanie szczegółowych modeli wymiany ciepła i masy dla krioadsorpcyjnych zbiorników pozwalających na przechowywanie wodoru, co stanowi kluczowy krok w procesie optymalizacji konstrukcji zbiornika i podnoszenia sprawności jego uzupełniania. Jak dowiadujemy się z informacji prasowej, to „kluczowy krok w kierunku osiągnięcia skalowalnych, praktycznych rozwiązań w zakresie magazynowania wodoru”. W ramach projektu badacze udoskonalili również modele techniczno-gospodarcze i oceny cyklu życia w celu oceny parametrów technicznych i ekonomicznych proponowanych rozwiązań magazynowania oraz ich wpływu na środowisko. „Analizy te mają zasadnicze znaczenie dla zwiększania skali produkcji rozwiązań oraz obniżania ich kosztów, a jednocześnie wpływają na zastosowania końcowe, na przykład pociągi zasilane wodorem. Studia przypadków w Austrii i we Włoszech podkreślają istotne znaczenie osiągnięć projektu dla sektora zrównoważonego transportu”. Kolejnym krokiem zespołu projektu MOST-H2 jest połączenie wszystkich osiągnięć w formie kompleksowego i gotowego rozwiązania w postaci zbiornika. Wybrane wyzwania, którym musi stawić czoła zespół projektu, obejmują zwiększenie skali technologii, ulepszenie projektu rozwiązania i analizę potencjalnych zastosowań komercyjnych w transporcie wodorowym. Prace w ramach projektu MOST-H2 (Novel metal-organic framework adsorbents for efficient storage of hydrogen) dobiegną końca w maju 2026 roku. Więcej informacji: strona projektu MOST-H2
Słowa kluczowe
MOST-H2, wodór, magazynowanie wodoru, struktura metaloorganiczna, krioadsorpcja, adsorbent
