Муравьиная кислота – бензин 21 века? | De l’acide formique dans le moteur
Многие эксперты в области энергетики давно уже называют водород топливом будущего. Причем существует два пути использования водорода в качестве автомобильного топлива для двигателей внутреннего сгорания (правда, считается, что этот способ не настолько экологичен, так как добиться полного отсутствия токсичных выхлопов невозможно - мешают попутные реакции других компонентов атмосферного воздуха). Второй способ - использование водорода для питания топливных элементов.
Но в любом случае основная проблема конструкторов заключается в том, что водород – это легковоспламеняющийся газ, который должен храниться в специальных емкостях в сжатом виде. При комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении водород занимает примерно в 3 тысячи раз больший объем, чем бензин с равным количеством энергии. Водород сжижается при температуре 20° по Кельвину (она отсчитывается от абсолютного ноля, равного −273.15° Цельсия). Его пытались хранить в криогенных баках с теплоизоляцией, но даже в таком виде температура водорода поднимается на несколько градусов в сутки.
Ученые Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) занялись, помимо массы ведущихся здесь полезных научных исследований, и этой проблемой. Совместно с коллегами из "Института Катализа" Лейбница им удалось устранить главный недостаток водорода в качестве топлива – превратить его в жидкость. Благодаря катализатору и углекислому газу, присутствующему в атмосфере, ученые получили не тяжеловесный баллон со спрессованным водородом, а жидкую субстанцию с невысоким уровнем воспламенения и хранящуюся при нормальной температуре – муравьиную кислоту НСООН. Это одноосновная карбоновая кислота, от остальных карбоновых кислот отличающаяся тем, что карбоксильная группа в ней связана не с углеводородным радикалом, а с атомом водорода. Хранение водорода в таком виде гораздо легче и безопаснее.
В ноябре 2010 года лаборатория EPFL смогла добиться обратной реакции: опять же при помощи катализатора, муравьиная кислота была трансформирована в углекислый газ и водород, который впоследствии можно использовать в качестве источника электроэнергии. По мнению специалистов из EPFL, это идеальное решение для аккумуляции возобновляемой энергии, к которым также относятся энергия солнца и ветра – вот чем должны пользоваться автомобили завтрашнего дня.
Функциональный прототип небольшого размера и мощностью в 2 киловатта уже готов и работает. Два предприятия, Granit из Швейцарии и Tekion из Канады, уже купили лицензию на развитие новой технологии.
Наибольшим потенциалом она обладает, конечно же, в автомобильной промышленности. Уже сегодня серьезные автомобильные марки создали свои прототипы хранения водорода в «классическом» виде – газообразном под давлением 250-350 атмосфер в специальных толстостенных баллонах. При этом одной заправки не хватит, чтобы проехать достаточно далеко…
Лозаннские исследователи уверены, что автомобили 21 века вполне могут ездить на топливе в виде муравьиной кислоты. Это решение позволит не только хранить водород в безопасных условиях, но и сделать топливо компактным и удобным для заправки. «С технической точки зрения все возможно. Крупные конструкторы связались с нами уже в 2008 году, когда цена за баррель нефти достигла своего максимума, - поделился Габор Лауренци, профессор лаборатории органометаллической химии. – С моей точки зрения, единственное препятствие, которое стоит на нашем пути – экономического характера».