Найден способ повысить эффективность бортовых систем хранения газа для автомобилей
Сотрудники Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук разработали и испытали новый, более эргономичный и безопасный, тип устройства для хранения природного газа, который используют в автомобилях в качестве топлива. Работа опубликована в журнале «Физикохимия поверхности и защита материалов» (№3, 2026).
Система представляет собой аккумулятор природного газа (АПГ). Он устроен в виде ёмкости, заполненной специальным адсорбентом — пористым углеродным материалом, который, подобно губке, за счёт большой внутренней поверхности поглощает молекулы газа.
Как объяснили исследователи, в отличие от привычных цилиндрических баллонов, где сжатый природный газ хранится при давлении 20 МПа (около 200 атмосфер), АПГ-системы работают при 5-7 МПа. Это снижает требования к прочности корпуса и позволяет делать Различной формы, в том числе плоской.
Такие параметры, в частности, дают возможность более рационально размещать топливную систему в автомобилях. Также технология будет полезна в системах распределённого хранения газа. Например, на заправочных станциях или промышленных объектах.
«Основная сложность при использовании АПГ — тепловые эффекты. При заправке, когда адсорбент поглощает газ, происходит выделение тепла, из-за чего система нагревается. При выдаче газа, наоборот, происходит охлаждение. Это снижает эффективность системы», — объяснили разработчики.
Чтобы решить проблему, учёные применили систему внешнего жидкостного терморегулирования, которая помогает управлять температурой внутри аккумулятора, и разработали специальную конструкцию бака с внутренними перегородками для лучшего отвода тепла.
Чтобы протестировать предложенные решения, исследователи изготовили тестовый образец — масштабируемый аккумулятор природного газа (МАПГ). Он имеет плоскую форму в виде плиты с габаритами 800 × 414 × 116 мм, что удобно для размещения в багажном отделении автомобиля или под днищем автомобиля, подобно аккумуляторам в электромобилях. Объём бака — 24 литра. Его заполнили формованным углеродным адсорбентом. Этот материал получают методом прессования исходного рассыпного угля сделанного из скорлупы кокосового ореха.
Исследования показали, что время быстрой заправки МАПГ может быть сокращено до двух минут. Вместе с тем на этапе выдачи газа (когда топливо поступает в двигатель) система терморегулирования позволяет повысить температуру внутри адсорбера. Что увеличило количество газа, которое можно использовать, и предотвратило обмерзание аккумулятора.
Помимо опытного образца авторы разработали цифровую модель устройства, проверив её в ходе эксперимента. Теперь она может помочь при необходимости быстрого расчёта и проектировании новых геометрий АПГ-систем без дорогостоящих испытаний каждого образца.
Исследование проведено при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 24-79-00135).
Источник: Пресс –служба РАН