הפקת דלק נקי ממים

הפקת דלק נקי ממים

חותמת זמן: 30 במאי 2023 3:43
צומת המקור: 2689028
30 במאי 2023 (חדשות Nanowerk) אספקה ​​בשפע של אנרגיה נקייה אורבת לעין. זהו המימן שאנו יכולים להפיק ממים (H2O) שימוש באנרגיה מתחדשת. מדענים מחפשים שיטות בעלות נמוכה להפקת מימן נקי ממים כדי להחליף דלק מאובנים, כחלק מהמסע להילחם בשינויי האקלים. מימן יכול להניע כלי רכב תוך שהוא אינו פולט דבר מלבד מים. מימן הוא גם כימיקל חשוב עבור תהליכים תעשייתיים רבים, בעיקר בייצור פלדה וייצור אמוניה. שימוש במימן נקי יותר רצוי מאוד בתעשיות אלו. צוות רב מוסדי בראשות המעבדה הלאומית Argonne פיתח זרז בעלות נמוכה לתהליך שמניב מימן נקי ממים. תורמים אחרים כוללים את המעבדות הלאומיות של DOE Sandia והמעבדה הלאומית של לורנס ברקלי, כמו גם Giner Inc. מחקר זה פורסם ב מדע ("זרז התפתחות חמצן של קובלט ספינל מסוממים ב-La-ו-Mn לאלקטרוליזה של ממברנות פרוטונים"). בועות חמצן המתפתחות מחלקיקי זרז סיביים המחוברים זה לזה (מימין) במהלך תגובה אלקטרוקטליטית עם מים. מבנה סריג לזרז על בסיס קובלט בצד שמאל. בועות חמצן המתפתחות מחלקיקי זרז סיביים המחוברים זה לזה (מימין) במהלך תגובה אלקטרוקטליטית עם מים. מבנה סריג לזרז על בסיס קובלט בצד שמאל. (תמונה: Argonne National Laboratory/Lina Chong ו-Longsheng Wu באמצעות רקע Shutterstock) "תהליך שנקרא אלקטרוליזה מייצר מימן וחמצן ממים וקיים כבר יותר ממאה שנה", אמר די-ג'יה ליו, כימאי בכיר בארגון. הוא גם מחזיק במינוי משותף בבית הספר להנדסה מולקולרית פריצקר באוניברסיטת שיקגו. אלקטרוליזרים לממברנות חילופי פרוטונים (PEM) מייצגים דור חדש של טכנולוגיה לתהליך זה. הם יכולים לפצל מים למימן וחמצן ביעילות גבוהה יותר בטמפרטורת החדר. הדרישה המופחתת לאנרגיה הופכת אותם לבחירה אידיאלית להפקת מימן נקי על ידי שימוש במקורות מתחדשים אך לסירוגין, כגון שמש ורוח. אלקטרוליזר זה פועל עם זרזים נפרדים לכל אחת מהאלקטרודות שלו (קתודה ואנודה). הזרז הקתודי מניב מימן, בעוד שהזרז של האנודה יוצר חמצן. בעיה היא שהזרז של האנודה משתמש באירידיום, שמחיר השוק הנוכחי עומד על כ-5,000 דולר לאונקיה. חוסר האספקה ​​והעלות הגבוהה של אירידיום מהווים מחסום עיקרי לאימוץ נרחב של אלקטרוליצי PEM. המרכיב העיקרי בזרז החדש הוא קובלט, שהוא זול משמעותית מאירידיום. "חיפשנו לפתח זרז אנודה בעלות נמוכה באלקטרוליזר PEM שיוצר מימן בתפוקה גבוהה תוך צריכת אנרגיה מינימלית", אמר ליו. "על ידי שימוש בזרז מבוסס קובלט שהוכן בשיטה שלנו, אפשר להסיר את צוואר הבקבוק העיקרי של העלות לייצור מימן נקי באלקטרוליזר." Giner Inc., חברת מחקר ופיתוח מובילה הפועלת למסחור של אלקטרוליזרים ותאי דלק, העריכה את הזרז החדש באמצעות תחנות הבדיקה שלה אלקטרוליזרי PEM בתנאי הפעלה תעשייתיים. הביצועים והעמידות עלו בהרבה על אלו של הזרזים של המתחרים. חשוב להמשך קידום ביצועי הזרז הוא הבנת מנגנון התגובה בקנה מידה אטומי בתנאי הפעלת אלקטרוליזטור. הצוות פיענח שינויים מבניים קריטיים המתרחשים בזרז בתנאי הפעלה באמצעות ניתוחי רנטגן במקור הפוטון המתקדם (APS) ב-Argonne. הם גם זיהו תכונות זרז מרכזיות באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים במעבדות Sandia ובמרכז Argonne's for Nanoscale Materials (CNM). ה-APS וה-CNM הם שניהם מתקני משתמש של משרד DOE of Science. "צילמנו את המבנה האטומי על פני השטח של הזרז החדש בשלבים שונים של הכנה", אמר Jianguo Wen, מדען חומרי ארגון. בנוסף, מודלים חישוביים במעבדת ברקלי חשפו תובנות חשובות לגבי עמידותו של הזרז בתנאי תגובה. ההישג של הצוות הוא צעד קדימה ביוזמת Hydrogen Energy Earthshot של DOE, המחקה את ארה"ב. "יריית הירח" של תוכנית החלל משנות ה-1960. המטרה השאפתנית שלה היא להוריד את העלות לייצור מימן ירוק לדולר אחד לקילוגרם בעוד עשור. ייצור מימן ירוק במחיר זה עשוי לעצב מחדש את כלכלת המדינה. היישומים כוללים את רשת החשמל, ייצור, תחבורה וחימום למגורים ומסחר.

בול זמן:

עוד מ ננוווק