Jedním z realistických řešení pro rychlý přechod na méně uhlíkovou ekonomiku je využití vodíkové energetiky. Vodík přináší řadu výhod, včetně jeho prakticky nevyčerpatelných zásob. Zároveň je ale známý svou výbušnou povahou, což jeho využití samozřejmě komplikuje. Skladování a přeprava vodíku je kvůli tomu v dnešní době stále ještě poněkud adrenalinovou záležitostí.
Výzkumný tým japonského výzkumného institutu RIKEN vyvinul novou metodu, která by se mohla stát základem snadného a bezpečného skladování vodíku pro vodíkovou energetiku. Metoda je založená na sloučenině, která díky chemické reakci „uskladní“ amoniak, včetně vodíku, který obsahuje.
Amoniak, čili NH3, představuje teoreticky velmi dobrou molekulu pro uskladnění vodíku. Obsahuje tři atomy vodíku a vodík tvoří téměř 20 procent hmotnosti amoniaku. V praxi je ale všechno komplikovanější.
Amoniak je vysoce korozivní látka, díky čemuž není vůbec snadné ji někde uchovávat. Obvykle se skladuje v kapalné podobě, což vyžaduje teplotu hluboko pod bodem mrazu, a v tlakových nádobách. Amoniak je rovněž možné skladovat za pokojové teploty a tlaku, s využitím porézních materiálů. Dosavadní technologie mají ale nízkou kapacitu a bývá problematické uskladněný amoniak uvolňovat.
Masuki Kawamoto a jeho spolupracovníci využili sloučeninu ze skupiny perovskitů EAPbI3 (perovskite ethylammonium lead iodide). Tato látka má obvykle strukturu „jednorozměrných“ sloupců. Po reakci s amoniakem při pokojové teplotě a tlaku se EAPbI3 změní na látku Pb(OH)I3 (lead iodide hydroxide), která tvoří 2D vrstevnaté struktury a která pojme spoustu amoniaku.
Tímto způsobem je možné uskladnit spoustu amoniaku, aniž by bylo nutné ho ochlazovat a tlakovat, tedy mnohem levněji. Kawamoto si pochvaluje především to, že je pak velmi snadné amoniak zase uvolnit. Stačí uskladněný materiál zahřát na 50 °C ve vakuu, čímž dojde k uvolnění amoniaku. 2D vrstevnatý perovskit se opět změní na 1D sloupcovitý perovskit a ten lze opět použít k uskladnění amoniaku. Velmi příjemným bonusem je možnost vizuální kontroly, protože EAPbI3 má žlutou barvu, zatímco Pb(OH)I3 barvu bílou.
Video: Perovskites: Ancient Structure, Modern Applications
Literatura
Journal of the American Chemical Society online 10. 7. 2023.
Britští Reaction Engines vyvíjejí amoniakové reaktory pro letadla
Autor: Stanislav Mihulka (14.11.2021)
Výroba amoniaku elektrolýzou by mohla konečně vyřadit Haber-Boschovu syntézu
Autor: Stanislav Mihulka (03.12.2021)
Pozoruhodné nanobonbony by mohly uskladňovat vodík
Autor: Stanislav Mihulka (29.12.2021)
Šikovný elektrolyzér těží z mořské vody vodík a lithium
Autor: Stanislav Mihulka (19.12.2022)
Geologická vodíková baterie uchovává energii v uhelné sloji
Autor: Stanislav Mihulka (27.05.2023)
Diskuze:
Příliš dlouhé, neúplné a lživé věty dža panských větců
Josef Hrncirik,2023-07-20 10:33:05
Pokud se počítá s nejvyšší teplotou skladování kap. NH3 při 45°C, tj. přetlaku cca 18 bar a hustotě amoniaku za těchto podmínek 0,587; kulovitá nádrž z hřebýkové oceli pevnosti 0,5 GPa by vážila (hmotila) cca 73 g/1000 g kapalného, čistého (dokonale suchého) i při -30°C okamžitě dobře tlačícího NH3.
Válcovitá nádobka by vážila cca 2x více při stejné pevnosti.
Obaly tedy mohou být i jen 7,3 až 14,6% z netto obsahu NH3; při lepší oceli či Ti i méně.
Tvrdí Kamikadze tvrdí, že jejich sorbent vymění až 170 g NH3/kg; ha ha ha při nutném vstupu a výstupu cca 45 g vody (vývěva jim vytáhne pracně jen vlhký cca 75% NH3, hůře hořící, eventuelně i z jiných důvodů ještě dosušovaný a komprimovaný za vývěvou.
Obal (sorbent + voda) na 1 kg suchého šam(a)/p/anského NH3 pak hmotí =
=(1000+45+b.bedna na sorbent).100%/170= min. bratru min. cca 615%,
tj. vlastně i vlastnímu bratru cca 84x víc oproti natlakované nádobce kulového.
Prostě kulové!
Analógia
Michal Zvedavý,2023-07-17 09:34:13
Škrábanie sa ľavou rukou za pravých uchom keď vás svrbí riť?
Já bych použil uhličitan hlinitý,
Karel Ralský,2023-07-17 00:43:08
kdy v ohřáté vodě by pobublával vodík a vyráběl se tím metan a pomocí zeolitu tento měnil na etan.
Největší problém vidím, že to nejde z bezpečnostních důvodů a mých praktických zkušeností dělat doma na koleně.Ale zabezpečený provoz malé obloukové pece poháněné sluncem a bateriemi(kvůli mrakům) pro výrobu uhličitanu hlinitého(v létě) a použití vody(reakce pouze H2o) v zimním období(topné sezóně) vidím téměř v každé dobře vybavené dílně v odloučeném stanovišti na vesnici a metanem se dá klidně napájet(po mírném stlačení) i stávající plynové rozvody a etan k provozu vozidel a traktorů.
Metan se dá vyrábět i z kejdy ale tuto nelze skladovat podobně jak uhličitan hlinitý který lze pouze izolovat od vlhkosti takže by to byl vhodný doplněk i k bioplynce kdy se kejda mění či slábne.
Re: Já bych použil uhličitan hlinitý,
Josef Hrncirik,2023-07-17 08:28:48
Foukáním m-ethanu durch perovs kite lze snadno připravit pro pán butan.
Re: Re: Já bych použil uhličitan hlinitý,
Petr Galipoli,2023-07-17 20:25:42
Prosím, můžete mi přeložit Ralského tvrzení:„... kdy v ohřáté vodě by pobublával vodík a vyráběl se tím metan a pomocí zeolitu tento měnil na etan..." a jak by se v obloukové peci poháněné sluncem a bateriemi(kvůli mrakům) výráběl uhličitan hlinitý? A vlastně, proč by se ten uhličitan měl vyrábět? A existuje vůbec uhličitan hlinitý?
Jinak mi přijde KR jako alter ego jistého PH, který řádí na Ekolistu. Znalosti chemie mají zhruba stejné.
Re: Re: Re: Já bych použil uhličitan hlinitý,
Karel Ralský,2023-07-19 00:14:44
Omlouvám se že nehovořím jazykem chemiků neboť nejsem chemik profesionál ale spíš poučený amatér zoufale a i s dílčími praktickými úspěchy najít levný zdroj pro zimní období neboť tuším neblahé zítřky zejména v zimě.
Do jedné věty jsem spojil několik technologických postupů.
Samozřejmě je to karbid jen je méně nebezpečný jako karbid vápna.Tímto se vyrobí metan i bez vodíku a za pokojové teploty ale pomaleji.
2 technologie probubláváním metanu ve vodě přes zeolit lze vyrobit ještě lépe stlačitelný etan(viz zapalovače).
3 technologie buď stlačením hliníkového prášku se sazemi nebo jemně mletým uhlíkem stroji poháněném sluneční energií(přebytek energie) třeba briket nebo pelet vyrobit tento karbid.
4 technologie tento karbid se dá vyrobit i v "obloukové" peci buď z čistého hliníku nebo méně ekologicky z kysličníku hliníku.Samozřejmě taky v létě.V zavařených igelitových sáčcích lze skladovat libovolně dlouho.
5 mraky způsobují pokles napětí v "obloukové peci" proto je vhodná baterie ale lze použít i stejnosměrný usměrňovač a výkyvy napájet ze sítě( cca 24V_10-20A/cm elektrody).
To je ovšem pro případ nouze nebo velké drahoty energií jako je letos.
Po mnoha pokusech jsem dospěl k výrobě proudu z čistého hliníku obklopeného burelem(plus alkalické baterie) zalitého destilovanou vodou a špetkou jedlé sody, to vše umístěno venku kvůli unikajícímu vodíku(funguje i za mrazu pokud přece jen zmrzne cca-8 stupňů stačí trochu ohřát) dává to asi 2V
na článek AA tužka asi 100mA několik dní. Samozřejmě dolévat destilku a ukončit při vrstvě kysličníku cca 1.5mm pak stačí oškrábat a případně znovu použít, mezera mezi uhlíkem-burelem a kovem by měla být menší jak 1.5mm.
Re: Re: Re: Re: Já bych použil uhličitan hlinitý,
Josef Hrncirik,2023-07-19 07:14:03
Dobrý.
Lepčé než od džapondskéch vědců ili našech zdělovadel.
Ethan nutno kloktat ve slivovici durch montmorillonitové bahno, aby se dal snadno jako butan natlačit i přední stranou úst do malé dírky v nehořícím zapalovači.
Re: Já bych požil uhličitan hlinitý,
Josef Hrncirik,2023-07-17 18:14:35
Svatá Prav DA!
Po požití uhličitanu hlinitého (Al4C3) skutečně zadní částí úst (zadnicí) vychází v Čechii boehmite a metan i bez nutnosti požívat zelený vodík.
Re: Re: Já bych požil uhličitan hlinitý,
Petr Galipoli,2023-07-17 20:35:00
A není náhodou Al4C3 spíše karbid hliníku? Mám za to, že vzorec uhličitanu hlinitého by byl (pokud by tagle sloučenina vůbec existovala) spíše Al2(CO3)3. Ale ten karbid (metanid) hliníku dává smysl vice než uhličitan.
US Army testovala jako zdroj vodíku alan (hydrid hlinitý AlH3), který je možné (revesibilně) rozkládat zahřátím na vodík a Al. A znova jej hydrogenací vytvořit. Sice ty podmínky pro vznik allanu nejsou moc přátelské (0 GPa a 600 °C), ale zase jde o stabilní sloučeninu s 10 % vodíku (hmotnostně).
Re: Re: Re: Já bych požil uhličitan hlinitý,
Josef Hrncirik,2023-07-17 21:39:59
0 GPa je příliš náročné vá cu um, ale
furt lepší než acetylid aluminia či allenid alluminia.
Budoucnost patří all Luminiu.
J.d.C.v.r!
Kapacita?
Jiří Kocurek,2023-07-14 23:04:54
Kolik vodíku/energie se dá uložit do 20 kg takového materiálu? Do 20 kg, pro porovnání s běžným 12V 40 Ah olověným akumulátorem.
Re: Kapacita?
Josef Hrncirik,2023-07-15 09:51:04
Porovnání: a) aku 12 V * 40 Ah = 0,48 kWh/? 20kg; ( =24 Wh/kg bedny) při 80% tripu aku = 19 Wh/kg = 60 Wh/l ? max 0,5 kW/kg
b) 340 g NH3/20 kg náplně baterie, tj. formálně 60 g H2 = teor. Max. Max. cca 7,2 MJ tj. max. 2 kWh, nepočítaje nutné dodání desorpčního tepla NH3 ze sorbentu (asi povrchového roztoku + části vody z něj (cca 0,24 kWh) +cca 0,03 kWh/kompresi = desorbovaného NH3 na 1 bar.
Ale ú činnost vražení energie H2 do NH3 = Max. Max. 70%; palivového čl. či spal. motoru MAX. MAX. 50%, tj. celkem bratru 35%. 2 kW2*0,35 = 0,7 kWh/? (20kg + 5 kg + 5 kg medium + trubky + oběh
= ohřev (chlazení) + 5 kg vývěva (kompresor) + 1 kg nárazníkový rezervoár plynného NH3 (max. 400 l (balon 1 kg)) + paliv. čl. ? 1 kg/1 kW ?? pro NH3 ? vysokotepl. rozklad na H2 ? 1 kg + 0,3 kW/ 00,5 kW el. ři ? 5 kg spal motor NH3/? 1 kW el === /40 kg či min. min. ? 200 l
bratru 40kg , ? 40-400l , ? 1 kW el. při el. úč. jen 35% oproti 80% u aku tj. MAX. cca 18 Wh/kg ale i jen 1 - 10 W/l bez možnosti okamžitých startů a špiček.
NH3 lze rozumně spalovat jen ve velkých motorech či turbínách s předehříváním vzduchu a rozkladem NH3 regenerací tepla, obvykle jen při souběžném spalování alespoň 10% uhlovodíků, jinak TO jen škytá a nechytne.
Dynamika sorpce a desorpce je velmi pomalá a obtížně kontrolovatelná.
Nalijte mi plnou nádrž gasoline, zapnu forsáž a odletím kolmo vzhůru bez plaz(c)ení.
kapalný amoniak
Petr Galipoli,2023-07-14 21:49:21
Kritická teplota NH3 je 405.56 K =132.41 °C = 270.34 °F. Takže kapalmý amoniak lze skladovat při pokojové teplotě a poměrně malém tlaku. Takže, proč to komplikovat?
Re: kapalný amoniak
Florian Stanislav,2023-07-15 13:51:39
V laboratoři se používá amoniak vodný koncentrovaný 25% ( max. 30%). Zahřátím ( třeba jen prostým teplem slunečního záření z kolektorů na ohřev vody (?) by se dala část uvolnit. Skladování amoniaku není drama. Spíše přeprava a využití jako zdroje energie a snad pro spalovací motory.
Roku 1799 byl zkapalněn amoniak, takže souhlasím s Vámi, proč ne kapalný amoniak nebo silně stlačený.
https://cs.wikipedia.org/wiki/Amoniak
"Nově byl amoniak navržen jako alternativa k fosilním palivům pro využití ve spalovacích motorech.[12] Spalné teplo amoniaku je 22,5 MJ/kg, což je přibližně polovina oproti naftě. V běžných motorech, kde vodní pára nekondenzuje, je potřeba počítat s výhřevností amoniaku na úrovni o 21 % menší, než činí spalné teplo. Amoniak lze využít v existujících motorech jen s menšími úpravami karburátorů nebo vstřikování... V roce 1981 jedna kanadská firma upravila automobil Chevrolet Impala pro provoz na amoniak jako palivo"
Japanese Projects Achieve Stable Combustion on Ammonia-Fueled Engines; 70% kapalný amoniak, zbytek mazut
Josef Hrncirik,2023-07-16 21:28:24
Má to ráži 280 mm podle nejlepších císařských tradic a palebné (spalovací) zkoušky budou ukončeny po WWWIII v r. 2027
Banzai!
Do apparatury jim zatékalo!
Josef Hrncirik,2023-07-14 19:05:40
The research team le(a)d by Masuki Kawamoto at RIKEN CEMS focused on the perovskite ethylammonium lead iodide (EAPbI3), chemically written as CH3CH2NH3PbI3.
They found that its one-dimensional columnar structure undergoes a chemical reaction with ammonia at room temperature and pressure, and dynamically transforms into a two-dimensional layered structure called lead iodide hydroxide, or Pb(OH)I.
Mohli si místo toho koupit Pb aku a vrazit do něj svou přebytečnou energii.
Re: Poslal jim už císař wakizaši (překl. „společník“) pro suppoku?
Josef Hrncirik,2023-07-14 19:30:26
Re: Do apparatury jim zatékalo!
Josef Hrncirik,2023-07-15 13:15:52
... "Masuki Kawamoto a jeho spolupracovníci využili sloučeninu ze skupiny perovskitů EAPbI3 (perovskite ethylammonium lead iodide). Tato látka má obvykle strukturu „jednorozměrných“ sloupců. Po reakci s amoniakem při pokojové teplotě a tlaku se EAPbI3 změní na látku ""Pb(OH)I3""!! (lead iodide hydroxide), která tvoří 2D vrstevnaté struktury a která pojme spoustu amoniaku." ... .
Takto transmutace určitě nemůže proběhnout, protože sůl EAPbI3 tj. C2H5NH3(+).PbI3(-) neobsahuje kyslík, ani s ním při sorpčních podmínkách nereaguje. Snadno však disociuje na soli jodid ethylamonný C2H5NH3(+).I(-) a jodid olovnatý Pb(++)(I-)2. V přítomnosti tamponů (vlhkost + NH3) PbI2 (žlutý) vlivem NH3 tj. formálně hydroxidu amonného NH4OH hydrolyzuje na více nerozpustný bílý PbOHI a rozpustný bezbarvý jodid amonný NH4(+)I(-).
Hydrolýzu PbI2 + H2O + NH3 = PbOHI + NH4I lze zvýšením teploty a debíráním reaktantů (H2O + NH3) vývěvou obrátit, tj. desorbovat NH3 a (část vody) a přivedením nových starých tamponů s močůvkou při nízké teplotě lze těžbu NH3 z tamponů zahájit sorpcí NH3 a H2O na PbI2 (odžlucení) a po nasycení sorbentu lze vakuem a ohřátím desorbovat NH3 + H2O .
..."Tímto způsobem je možné uskladnit spoustu amoniaku, aniž by bylo nutné ho ochlazovat a tlakovat, tedy mnohem levněji.
Kawamoto si pochvaluje především to, že je pak velmi snadné amoniak zase uvolnit. Stačí uskladněný materiál zahřát na 50 °C ve vakuu, čímž dojde k uvolnění amoniaku (s vodou).
2D vrstevnatý perovskit se opět změní na 1D sloupcovitý perovskit a ten lze opět použít k uskladnění amoniaku.
Velmi příjemným bonusem je možnost vizuální kontroly, protože EAPbI3 má žlutou barvu, zatímco !""Pb(OH)I3""! barvu bílou."...
I ostřílený yakuza kamikadze samuraj Masuki Kawamoto by se zděšením vybělil, kdyby ... "Po reakci s amoniakem při pokojové teplotě a tlaku se EAPbI3 změnil na látku ""Pb(OH)I3""!! (lead triodide hydroxide, což pochopitelně není možné bez oxidace jodem I2 nebo O2 či na anodě.
Odtud reakcí s NH3 vede už jen krátká cesta k energetické sloučenině NI3.NH3 kterou byl připraven o prst samotný car Boris Yeltzin.
A co efektivita H-NH3-H ?
Pavel Nedbal,2023-07-14 17:23:32
Myslím, že nadpis říká vše. Stále jedeme technologii toho německého zločince, pardon, nositele Nobelovy Ceny....
Re: Re: A co efektivita H-NH3-H ?
D@1imi1 Hrušk@,2023-07-17 10:14:02
Vizte zde:
https://youtu.be/EvknN89JoWo
Re: Re: Re: A co efektivita H-NH3-H ?
Josef Hrncirik,2023-07-18 21:18:49
Recent Progress on Hydrogen Production from Ammonia Decomposition:
Technical Roadmap and Catalytic Mechanism
Palivový článek nekeramický vyžaduje pod 0,1 ppm NH3 ve H2.
Pro alespoň špatný chod spalování ve válci to chce, aby byl spalován NH3 alespoň z 10% natrávený rozkladem NH3 na katalyzátoru zahřátém min na 450 - 600°C.
Nebo vzduch vylepšit na 30% O2.
Pokud pilot má ocelové nervy, žene NH3 promíchaný s přesnou dávkou O2 přes katalyzátor se 3 g Ru, který se mu zahřeje právě na 450°C, nebo přehřeje a z ničí.
Potom musí v proudu odpařeného NH3 (je to vynikající chladivo) zapálit aspoń kyslíkový plamen jako žhavíka poslední pomoci (nejlépe když je NH3 ochucen tetrakarbonylem niklu nebo aspoň pentakarbonylem železa.
Prostě natankujete i dostatečnou zásobu kapalného kyslíku nebo aspoň kysličníku vodičitého.
Zoufalci uvažují i o krakování plynného NH3 VF plazmou přes dielektrikum s min. 94% ztrátou do tepla, místo krakování.
automobil s autogenem v nádrži
Josef Hrncirik,2023-07-19 09:25:07
Nihil novum sub Sole.
Kyslíko-acetylenový plamen pod hladinou NH3 v ná džce řízeným řízným tempem jej snadno odpařuje a
bonusem i krakuje. Plyn nejde do sprchy, ale zatepla je bez cavyků spalován.
Jen břídilové co se bojí methylacetylenu přidávají do NH3 3% propylenu, aby se tvářil jako palivo.
Dobrou termobariku z toho nikdy neuděláte.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
