Hydrogen Based Energy Storage: Status and Recent Developments

Abstract

The book presents the recent achievements in the use of renewable energy sources, chemical processes, biomaterials for the efficient production of hydrogen, its storage and use as a fuel in the FC-based power systems. Novel results were obtained within two research programs, namely, the NATO Science for Peace G5233 project “Portable Energy Supply” (2017-21) and the priority program of the NAS of Ukraine "Development of scientific principles of the production, storage and use of hydrogen in autonomous energy systems" (2019-21). The priority program was implemented by the leading institutes of the National Academy of Sciences of Ukraine and contained three focus areas: efficient materials and technologies for the production, storage and use of hydrogen. This includes the development of new functional materials for the fuel cells and the application of the latter in autonomous power supply systems. 4-years NATO's project was implemented by a consortium led by the Institute for Energy Technology (Coordinator; NATO country - Norway) together with the institutes from the NATO partner country – Ukraine – belonging to the NAS of Ukraine: Physico-Mechanical Institute, Institute for Problems of Materials Science and Institute of General and Inorganic Chemistry. The work included the studies of H2 generation by the hydrolysis of MgH2, Al and NaBH4, analysis of the mechanisms of these processes and selection of the most efficient catalyzers. The project successfully developed a system integrating hydrolysis process and a PEM fuel cell.

Hydrogen Generation by Hydrolysis of Magnesium Hydride in Organic Acids Solutions

“…These materials can undergo hydrolysis at near-ambient conditions, in alkaline, acidic, or neutral medium, frequently, at presence of a catalyst. Recent R&D activities in the field of hydrogen generation by hydrolysis of light metals and hydrides have been presented in Chapter I of a monograph jointly contributed by the researchers from Institute for Energy Technology / Norway and National Academy of Sciences of Ukraine [20]; a comprehensive review on the topic (289 references) has been recently published by Ouyang et al [21].…”

Hydrogen generator integrated with fuel cell for portable energy supply

“…As the rate of the solution flow increased, the hydrogen evolution was accelerated. The prepared catalyst provided a high and stable rate of hydrogen generation upon moderate heating of the NaBH 4 solution (65 ± 5 • C) [31]. In addition, as shown in [32], the creation and use of such composite catalysts made it possible to avoid the aggregation and/or entrainment of nanodisperse platinum particles by the NaBO 4 solution flow, which helps to preserve the catalyst activity during long-term operation.…”

Розроблення Нових Функціональних Матеріалів Для Потреб Водневої Енергетики

“…У підсумку було створено пілотну версію надійного портативного джерела живлення на 30 Вт з високою щільністю енергії (рис. 6), а отримані результати узагальнено в колективній монографії, виданій англійською мовою [8]. Більше того, така портативна воденьгенерувальна система живлення паливної комірки відповідає вимогам НАТО до джерел автономного живлення військового призначення і забезпечує стабільне живлення протягом 8 год з однієї заправки (напруга -12 В, сила струму -до 2,5 А, пікова потужність -38 Вт, номінальна потужність -30 Вт).…”

“…6. Зовнішній вигляд прототипу гідролізної установки, інтегрованої з паливною коміркою (а), та принципова схема пристрою автономного живлення (б): резервуар (1) з відпрацьованим (2) та свіжим (3) 10 % розчинами NaBH 4 + 5 % NaOH; генератор водню гідролізного типу з Pt-каталізатором (4); перистальтичний насос (5); вологоуловлювач (6); стек паливних елементів (7); перетворювач-стабілізатор напруги та електронна система керування (8) тів паливної комірки з підвищеними фізико-механічними характеристиками (міцність, електропровідність, жаро-і воднестійкість тощо).…”