6.2.4 Гідриди металів

Гідриди металів можна розглядати як ємкості для зберігання водню з високою густиною без використання високого тиску і низької температури. Застосування гідридів металів є одним із перспективних способів зберігання водню, однак за масо-габаритними показниками цей спосіб навіть при використанні найбільш ефективних гідридів – залізо-титанових та нікель-магнієвих – поки що поступається кріогенному методу зберігання. Найбільший недолік – низька масова густина у всіх відомих металевих гідридах, які працюють при кімнатній температурі. Як правило, в таких гідридах може зберігатися 1-2 % від маси контейнера з гідридом.

У процесі згоряння водню, одержаного із гідридів металів, на ефективну роботу машини витрачається 25 – 30 % теплоти згоряння; на підігрів гідриду і охолодження - 20 %; на тертя у двигуні і вентиляторі – 5%, на відпрацьоване тепло – 50 %.

До гідридів металів висувають такі вимоги:

- вибухобезпечність;

- невисока температура дисоціації за оптимального тиску;

- багаторазове використання;

- швидка перезарядка;

- невисокий (не нижче 3 – 4 %) вміст водню;

- низька вартість гідриду;

- розвинуте виробництво гідриду.

Процеси термічного розкладання гідридів лужних металів і алюмінію при тисках, близьких до атмосферного, необоротні. Тому можливе лише одноразове їх використання, що обмежує застосування таких матеріалів. Гідриди перехідних металів ІІІ – V груп можна використовувати багато разів. Так, гідрид титану містить близько 4 % мас. водню (густина в 1,2 разу більше ніж у зрідженого водню). Однак, щоб досягти оптимальної для двигуна дисоціації гідриду титану, його необхідно нагріти до 770 К і вище, а це не прийнятно для використання в автомобільній техніці.

Перспективною є робота автомобільного двигуна на комбінованому гідридному паливі. У цьому разі комбінується високотемпературний гідрид із низькотемпературним. Найбільші вимоги до гідридів задовольняють гідриди на основі суміші TiFe i Mg₂Ni. При комбінуванні цих гідридів у співвідношенні 3:1 вміст водню становить близько 3 %. Характеристики роботи транспорту на гідридному паливі наведені в табл. 6.3. Слід однак зауважити, що вартість найбільш ефективних для зберігання водню гідридів досить висока. Так, для TiFe-гідриду вона сягає 25 дол./кг, що суттєво збільшує вартість автомобіля.

Таблиця 6.3 - Характеристики автобуса на гідридному паливі

Показник	Величина показника
Загальна маса, кг із звичайним двигуном з водневим двигуном	5302 6785
Чиста маса гідриду TiFeH2, кг	1016
Маса водню, кг акумульованого гідридом придатного для руху зі швидкістю V= 80,5 км/год	12,7 7,7
Довжина пробігу при швидкості 80,5 км/год, км	121
Час заправки паливом, хв.: на 80% на 100%	15 60

Сьогодні також ведуться дослідження щодо збереження водню на транспорті в таких сучасних матеріалах як вуглецеві нанотрубки; металоорганічні фулерени (С₆₀), що містять атоми заліза або скандію; пористі кварцеві структури з домішками боргідриду амонію і супутніх сполук.

У зв’язку з відсутністю дешевих і ефективних технологій виробництва водню розглядаються методи безпосереднього одержання його на борту транспортного засобу. Наприклад, методом гідролізу алюмінію, магнію, гідриду літію.

Однак зазначені методи дуже дорогі і можуть розглядатися лише для унікальних енергоустановок. Наприклад, для підводних апаратів, що використовують електрохімічні генератори з паливними елементами. Для автотранспорту розробляють компактні бортові установки риформінгу вуглеводневого палива.