Природный газ представляет более экологичную и дешёвую альтернативу бензину как топливо для автомобилей, но при этом хранить его приходится в тяжёлых металлических баллонах под давлением. Это создаёт определённые проблемы, в том числе негативно влияет на конструкцию самого автомобиля. Инженеры из технической школы Свенсона при университете Питтсбурга предлагают решение: они использовали металлоорганические структуры (MOF) для создания нового типа системы хранения, которая впитывает природный газ словно губка. Сейчас они решают задачу с теплопередачей в такой системе.
Описание системы содержится в статье «Mechanisms of Heat Transfer in Porous Crystals Containing Adsorbed Gases: Applications to Metal-Organic Frameworks», которая на прошлой неделе опубликована в журнале Physical Review Letters, авторы — доцент химического и нефтяного машиностроения Кристофер Е. Вилмер (Christopher E. Wilmer) и сотрудник докторантуры Хасан Бабай (Hasan Babaei).
«Одна из главных проблем в разработке систем хранения с адсорбированием природного газа (ANG) состоит в том, что процесс адсорбации генерирует значительное количество тепла, ограничивая скорость пополнения резервуара, — говорит д-р Вилмер. — К сожалению, немногое известно о том, как заставить адсорбенты быстро рассеивать тепло. Это исследование проливает некоторый свет на фундаментальные механизмы, имеющие место».
Вилмер ранее основал стартап NuMat Technologies, разрабатывающий решения на основе металлоорганических структур для газовой индустрии.
«Получив лучшее понимание механизмов теплопередачи в атомном масштабе в пористых материалах, мы можем разработать более эффективный материал, который будет термопроводящим, а не термоизолирующим, — объясняет он. — Кроме природного газа, эти открытия помогут спроектировать и лучшие системы хранения также для водорода. Любой промышленный процесс, где газ контактирует с пористым материалом, где теплопередача играет важную роль, может потенциально получить выгоду от данного исследования».
Комментарии (18)
4dmonster
22.01.2016 11:06«Одна из главных проблем в разработке систем хранения с адсорбированием природного газа (ANG) состоит в том, что процесс адсорбации генерирует значительное количество тепла, ограничивая скорость пополнения резервуара,
Для автомобилей это не похоже на основную проблему.
Приехал на АЗС,катриджбалон вынул, новый поставил, дальше поехал.
А на АЗС тем временем не спеша пополнят балон.
dMac
22.01.2016 12:08+2Лет 25 назад в журнале «Юный Техник» была развернутая статья о таком способе хранения водорода. Тут не водород, а метан, конечно, но идея та же.
И кстати, почему-то до сих пор не видно широкого распространения адсорбирующих водородных баллонов…
artyfarty
22.01.2016 13:43+1А обратно-то как его доставать? А то как в шутке про архиватор, который любой файл сжимает в 5 байт.
worldmind
22.01.2016 15:48Объём поглощаемого газа на единицу объёма адсорбента?
Не так давно про водород подобное писали.PerlPower
23.01.2016 08:17В научно-популярной журналистике существует неписаное правило — если у описываемой новинки не указана какая-то очень важная характеристика, от которой напрямую практичность новинки в целом, то с этой характеристикой все очень плохо.
xdenser
22.01.2016 21:06У меня VW на природном газе. Баллоны кевларовые, их 2. Влазит вместе 15 кг газа при давлении 200Бар.
gotch
Это очень интересно. А если так? glavzakaz.ru/gazovyie-obogrevateli/plastikovyiy-gazovyiy-ballon-ragasco-lpg-245l.htm
Касторама завалена пластиковыми газовыми баллонами.
Foolleren
Эти баллоны всего на 30 бар — для сжиженного газа, природный газ не сжижается при нормальной темпертуре и его хранят в баллонах под давлением 200+ атмосфер, чтобы обеспечить достаточный запас, в этом вся проблема.
gotch
Мне это стало любопытно в контексте:
У меня нет в автомобиле ГБО, но как полагаю такой баллон уже легко решает эту проблему.
Промышленное хранение, транспортировка сжиженного природного газа, это, как мне кажется, совсем другой вопрос.
Foolleren
В этом и соль, пластиковые баллоны для сжиженного газа — пропан-бутановой смеси, природный газ надо сжимать до 200 атмосфер -чёт я не припомню пластиковых баллонов под такое давление, добавьте сюда что теплота сгорания метана примерно в 3 раза меньше чем у пропан-бутановой смеси, при этом очень многоэнергии уходит на сжатие природного газа до 200 атм.
ganzmavag
Есть уже давно композитные баллоны для метана, металлических все меньше.
Сколько там энергии уходит на сжатие не знаю, но он всё равно на заправках дешевле, чем пропан.
Mad__Max
Под такое давление (и даже еще большее используемое например для водорода — от 300 до 700 атмосфер) в основном как раз-таки «пластиковые». Конечно это уже не простая пластмасса, а композиты на основе многослойных намоток углеволокна и стекловолокна пропитанного разными полимерными составами.
Тяжелые металлические баллоны в основном для «средних» давлений(30-100 атмосфер), а для самых высоких металл уже недостаточно прочен. Ну точнее можно конечно и из металла изготавливать, но толщина стенок и масса уже совсем неприлично большими получаются для заданной прочности, да и безопасность в случае повреждения у них хуже (металлические в случае пробития обычно разрывает на куски с образованием скоростных и острых обломков, а композитные обычно лишь очень бурно «сдуваются» сохраняя общую целостность).