Технологии хранения водорода и связанные с ними проблемы: обзор

В статье представлен обзор современного состояния методов и материалов для хранения водорода, оценены потенциальные преимущества и проблемы различных технологий хранения, а также обозначены перспективные направления исследований, ориентированные на создание эффективных, экономичных, безопасных и масштабируемых решений. Водород рассматривается как чистый, безопасный и экономичный энергоноситель на основе зеленой энергетики, не производящий выбросов в месте использования и способствующий достижению целей углеродной нейтральности к 2050 году. В качестве энергетического вектора водород связывает ископаемое топливо, при использовании которого образуются выбросы парниковых газов, усиливаются глобальное изменение климата и негативное воздействие на здоровье, с возобновляемыми источниками энергии, которые часто отличаются непостоянством и недостаточной устойчивостью. Однако широкое признание водорода в качестве источника топлива сдерживается проблемами его хранения. Критически важное значение для создания водородной экономики имеет разработка компактных, легких, безопасных и экономичных решений для хранения. Различные методы хранения, включая хранение в виде сжатого газа, жидкого водорода, криогенно-сжатого водорода, подземное хранение и твердотельное хранение на основе материалов, обладают уникальными преимуществами и сопровождаются специфическими проблемами. Согласно данным литературы, хранение сжатого водорода перспективно для мобильных применений. Однако необходима дальнейшая оптимизация для решения таких вопросов, как низкая объемная плотность, безопасность и стоимость. Криогенно-сжатое хранение водорода также считается оптимальным для хранения водорода на борту транспортных средств и обеспечивает существенные преимущества, сочетая достоинства хранения в виде сжатого газа и жидкого водорода и одновременно решая проблемы, связанные с медленной заправкой, испарением и высоким энергопотреблением. Методы хранения на основе материалов обеспечивают преимущества с точки зрения энергетической плотности, безопасности и снижения массы, однако сохраняются проблемы достижения оптимальной стабильности и емкости хранения. Физические методы и методы хранения на основе материалов исследуются параллельно для удовлетворения разнообразных потребностей водородных технологий.