Puhta kütuse eraldamine veest

30. mai 2023 (Nanowerki uudised) Nähtavasti varitseb rohkelt puhast energiat. See on vesinik, mida saame veest eraldada (H2O) taastuvenergia kasutamine. Teadlased otsivad kliimamuutustega võitlemise osana odavaid meetodeid veest puhta vesiniku tootmiseks, et asendada fossiilkütuseid. Vesinik võib sõidukeid toita, eraldades ainult vett. Vesinik on ka oluline kemikaal paljudes tööstuslikes protsessides, eriti terase ja ammoniaagi tootmises. Puhtama vesiniku kasutamine on neis tööstusharudes väga soovitav. Argonne'i riikliku labori juhitud mitut institutsiooni hõlmav meeskond on välja töötanud odava katalüsaatori protsessi jaoks, mis annab veest puhast vesinikku. Teiste panustajate hulka kuuluvad DOE Sandia National Laboratories ja Lawrence Berkeley riiklik labor, samuti Giner Inc. See uurimus avaldati aastal teadus ("La- ja Mn-ga legeeritud koobaltspinelli hapniku eraldumise katalüsaator prootonivahetuse membraani elektrolüüsiks"). Hapnikumullid, mis tekivad kiulistest, omavahel ühendatud katalüsaatorosakestest (paremal) elektrokatalüütilise reaktsiooni käigus veega. Vasakul koobaltipõhise katalüsaatori võre struktuur. (Pilt: Argonne National Laboratory / Lina Chong ja Longsheng Wu, kasutades Shutterstocki tausta) "Protsess, mida nimetatakse elektrolüüsiks, toodab veest vesinikku ja hapnikku ning see on eksisteerinud juba üle sajandi," ütles Argonne'i vanemkeemik Di-Jia Liu. Samuti on tal ühine ametikoht Chicago ülikooli Pritzkeri molekulaartehnika koolis. Prootonvahetusmembraani (PEM) elektrolüsaatorid esindavad selle protsessi uue põlvkonna tehnoloogiat. Nad võivad toatemperatuuril suurema efektiivsusega jagada vett vesinikuks ja hapnikuks. Vähenenud energianõudlus muudab need ideaalseks valikuks puhta vesiniku tootmiseks, kasutades taastuvaid, kuid vahelduvaid allikaid, nagu päike ja tuul. See elektrolüsaator töötab iga elektroodi (katoodi ja anood) jaoks eraldi katalüsaatoritega. Katoodkatalüsaator annab vesinikku, anoodkatalüsaator aga hapnikku. Probleem on selles, et anoodkatalüsaator kasutab iriidiumi, mille praegune turuhind on umbes 5,000 dollarit untsi kohta. Iriidiumi tarnepuudus ja kõrge hind takistavad PEM-elektrolüsaatorite laialdast kasutuselevõttu. Uue katalüsaatori peamine koostisosa on koobalt, mis on oluliselt odavam kui iriidium. "Püüdsime välja töötada PEM-elektrolüsaatoris odava anoodkatalüsaatori, mis toodab vesinikku suure läbilaskevõimega, tarbides samal ajal minimaalset energiat," ütles Liu. "Kasutades meie meetodil valmistatud koobaltipõhist katalüsaatorit, saaks eemaldada peamise kitsaskoha, mis on seotud puhta vesiniku tootmisega elektrolüüsis." Giner Inc., juhtiv elektrolüsaatorite ja kütuseelementide turustamise nimel töötav uurimis- ja arendusettevõte, hindas uut katalüsaatorit oma PEM-elektrolüüsi katsejaamade abil tööstuslikes töötingimustes. Jõudlus ja vastupidavus ületasid kaugelt konkurentide katalüsaatorite oma. Katalüsaatori jõudluse edasiseks edendamiseks on oluline mõista reaktsioonimehhanismi aatomi skaalal elektrolüsaatori töötingimustes. Meeskond dešifreeris töötingimustes katalüsaatoris esinevaid kriitilisi struktuurimuutusi, kasutades Argonne'i täiustatud fotoniallika (APS) röntgenanalüüse. Samuti tuvastasid nad Sandia Labsi ja Argonne'i nanoskaala materjalide keskuses (CNM) elektronmikroskoopia abil katalüsaatori peamised omadused. APS ja CNM on mõlemad DOE Office of Science kasutajad. "Me kujutasime uue katalüsaatori pinnal oleva aatomistruktuuri erinevatel ettevalmistusetappidel," ütles Argonne'i materjaliteadlane Jianguo Wen. Lisaks näitas Berkeley Labi arvutuslik modelleerimine olulisi teadmisi katalüsaatori vastupidavuse kohta reaktsioonitingimustes. Meeskonna saavutus on samm edasi DOE algatuses Hydrogen Energy Earthshot, mis jäljendab USA-d 1960. aastate kosmoseprogrammi “Moon Shot”. Selle ambitsioonikas eesmärk on langetada kümne aasta jooksul rohelise vesiniku tootmise kulusid ühele dollarile kilogrammi kohta. Rohelise vesiniku tootmine selle hinnaga võib riigi majandust ümber kujundada. Rakendused hõlmavad elektrivõrku, tootmist, transporti ning elamute ja äripindade kütmist.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoAiStream. Web3 andmete luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Tuleviku rahapaja Adryenn Ashley. Juurdepääs siia.
• Ostke ja müüge IPO-eelsete ettevõtete aktsiaid koos PREIPO®-ga. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=63079.php