Будущее автомобилей с электрическими батареями неизбежно. Но как насчет грузовиков, кораблей и самолетов? Водород? Возможно. Но есть еще одно химическое вещество, которое можно использовать, и его много в нашей моче.
Аммиак представляет собой комбинацию водорода и азота (NH3) и является одним из немногих жидких химических соединений. Он быстро высвобождает энергию при сгорании и имеет высокую плотность энергии по объему.
Он также имеет существенные экологические преимущества. Отсутствие углерода (C) в NH3 означает, что при сгорании аммиак не может выделять двуокись углерода, окись углерода и другие загрязнители парниковых газов.
В то время как электрические батареи и водородные топливные элементы привлекательны, аммиак предлагает более высокую плотность энергии. Это особенно важно для транспортных средств, которые сильно ограничены по весу и объему, таких как большегрузный наземный и воздушный транспорт.
Кроме того, по сравнению с транспортными средствами, работающими на водородных топливных элементах, транспортные средства, работающие на аммиаке, легче и избегают проблемы утилизации, от которой страдают литий-ионные аккумуляторы.
Другое преимущество аммиака заключается в том, что это химическое вещество используется в промышленности уже более века.
Таким образом, инфраструктура хранения, обработки и доставки уже существует во всем мире, что делает аммиак оптимальным топливом для дальнемагистральных грузовых автомобилей, локомотивов, авиации и судоходства.
Да, в основном моча превращается в аммиак, который затем можно использовать для производства энергии. Однако до сих пор это было строго академическим.
В 2009 году исследование доктора Джерардин Ботте показало, как использовать электролиз для производства водорода из мочи человека по гораздо более низкой цене, чем производство водорода из воды.
В 2017 году британские исследователи из Университета Западной Англии разработали Microbial Fuel Cell (MFC), электрические цепи, управляемые микробами, такими как бактерии, которые питаются мочой, создавая возможность для роботов заправлять себя. С тех пор они расширили ячейки для питания бытовой техники.
Исследователи из Исследовательской лаборатории армии США на Абердинском испытательном полигоне также изучают, как они могут использовать мочу для питания устройств в удаленных местах, а также в крупных топливных элементах, питающих транспортные средства и теоретически даже целые базы.
Однако, пока ученые работают, нам еще предстоит увидеть полное внедрение аммиака в производство энергии.
Отсутствие технологий, способных эффективно извлекать аммиак в условиях ограниченного пространства, сделало его малоизученным в качестве энергоносителя.
Но теперь технологические достижения укрепляют его жизнеспособность в более крупномасштабных возможностях.
В прошлом году Гонконгский технологический университет продемонстрировал первый в мире электромобиль на аммиачных топливных элементах – тележку для гольфа, разработанную совместно с Оксфордским университетом.
Аммиак хранится внутри баллона в жидком виде. Он проходит через «крекер», разбиваясь на азот и водород с помощью катализаторов, разработанных Оксфордским университетом. Водород вырабатывает электричество для питания и движения автомобиля. Исследователи также планируют разработать микроавтобус и самолет, работающие на аммиаке.
В Дании MAN Energy Solutions разрабатывает двухтактный аммиачный двигатель с гибким выбором топлива и планирует поставить первый агрегат в 2024 году.
Еще одним игроком является компания Amogy, основанная в США в 2020 году. Компания является пионером в области экологически чистых и энергоемких решений на основе аммиака. Компания разработала компактный высокоэффективный реактор, который расщепляет аммиак и использует водород для выработки энергии с помощью топливного элемента.
Ранее в этом месяце реактор Amogy питал трактор John Deere среднего размера аммиаком. Компания интегрировала стандартный резервуар для хранения жидкости и высокоэффективные модули крекинга аммиака в гибридную систему топливных элементов, обеспечивающую питание в течение нескольких часов.
На этой неделе Amogy объявила о привлечении $46 млн дополнительных средств, чтобы довести свое финансирование до $68 млн. Компания планирует применить свои системы на 18-колесном тягаче с прицепом и океанском грузовом судне. Это очень важно для получения аммиака из-за пределов лаборатории для реальных промышленных применений.
Мы еще далеки от массового коммерческого внедрения. Но кажется, сейчас идеальное время, чтобы активизировать усилия по продвижению менее представленных форм альтернативной энергии.
А учитывая, что моча – крупнейший продукт жизнедеятельности на земле, не похоже, что в ближайшее время она закончится.
