Extragerea unui combustibil curat din apă

30 mai 2023 (Știri Nanowerk) O sursă abundentă de energie curată se ascunde la vedere. Este hidrogenul pe care îl putem extrage din apă (H2O) utilizarea energiei regenerabile. Oamenii de știință caută metode ieftine pentru a produce hidrogen curat din apă pentru a înlocui combustibilii fosili, ca parte a eforturilor de combatere a schimbărilor climatice. Hidrogenul poate alimenta vehiculele în timp ce nu emite altceva decât apă. Hidrogenul este, de asemenea, o substanță chimică importantă pentru multe procese industriale, în special în fabricarea oțelului și producția de amoniac. Utilizarea hidrogenului curat este foarte de dorit în acele industrii. O echipă multi-instituțională condusă de Laboratorul Național Argonne a dezvoltat un catalizator ieftin pentru un proces care produce hidrogen curat din apă. Alți contribuitori includ Laboratoarele Naționale Sandia de la DOE și Laboratorul Național Lawrence Berkeley, precum și Giner Inc. Această cercetare a fost publicată în Ştiinţă ("La- and Mn-doped cobalt spinel oxygen evolution catalyst for proton exchange membrane electrolysis"). Bulele de oxigen care evoluează din particulele fibroase de catalizator interconectate (dreapta) în timpul reacției electrocatalitice cu apa. Structura de zăbrele pentru catalizator pe bază de cobalt în stânga. (Imagine: Laboratorul Național Argonne/Lina Chong și Longsheng Wu folosind un fundal Shutterstock) „Un proces numit electroliză produce hidrogen și oxigen din apă și există de mai bine de un secol”, a spus Di-Jia Liu, chimist senior la Argonne. De asemenea, deține o numire comună la Pritzker School of Molecular Engineering de la Universitatea din Chicago. Electrolizatoarele cu membrană schimbătoare de protoni (PEM) reprezintă o nouă generație de tehnologie pentru acest proces. Ele pot împărți apa în hidrogen și oxigen cu o eficiență mai mare la temperatura camerei. Cererea redusă de energie le face o alegere ideală pentru producerea de hidrogen curat prin utilizarea surselor regenerabile, dar intermitente, cum ar fi solarul și eolianul. Acest electrolizor funcționează cu catalizatori separați pentru fiecare dintre electrozii săi (catod și anod). Catalizatorul catodic produce hidrogen, în timp ce catalizatorul anodic formează oxigen. O problemă este că catalizatorul anodic folosește iridiu, care are un preț curent de piață de aproximativ 5,000 USD per uncie. Lipsa aprovizionării și costul ridicat al iridiului reprezintă o barieră majoră pentru adoptarea pe scară largă a electrolizoarelor PEM. Ingredientul principal al noului catalizator este cobaltul, care este substanțial mai ieftin decât iridiul. „Am căutat să dezvoltăm un catalizator de anod cu costuri reduse într-un electrolizor PEM care generează hidrogen la un randament ridicat în timp ce consumă energie minimă”, a spus Liu. „Folosind catalizatorul pe bază de cobalt preparat prin metoda noastră, s-ar putea elimina principalul blocaj al costurilor pentru producerea de hidrogen curat într-un electrolizor.” Giner Inc., o companie lider de cercetare și dezvoltare care lucrează pentru comercializarea electrolizoarelor și pilelor de combustie, a evaluat noul catalizator folosind stațiile sale de testare a electrolizoarelor PEM în condiții de operare industrială. Performanța și durabilitatea le-au depășit cu mult pe cele ale catalizatorilor concurenților. Important pentru a avansa în continuare performanța catalizatorului este înțelegerea mecanismului de reacție la scară atomică în condițiile de funcționare a electrolizorului. Echipa a descifrat modificările structurale critice care apar în catalizator în condiții de funcționare, utilizând analize cu raze X la Advanced Photon Source (APS) de la Argonne. Ei au identificat, de asemenea, caracteristicile cheie ale catalizatorului folosind microscopia electronică la Sandia Labs și la Centrul Argonne pentru Materiale la scară nanometrică (CNM). APS și CNM sunt ambele facilități pentru utilizatori DOE Office of Science. „Am imaginat structura atomică de pe suprafața noului catalizator în diferite etape de pregătire”, a spus Jianguo Wen, un om de știință al materialelor Argonne. În plus, modelarea computațională de la Berkeley Lab a dezvăluit perspective importante asupra durabilității catalizatorului în condiții de reacție. Realizarea echipei este un pas înainte în inițiativa Hydrogen Energy Earthshot a DOE, care imită SUA „Moon Shot” al programului spațial din anii 1960. Scopul său ambițios este de a reduce costul producției de hidrogen verde la un dolar pe kilogram într-un deceniu. Producția de hidrogen verde cu acest cost ar putea remodela economia națiunii. Aplicațiile includ rețeaua electrică, producție, transport și încălzire rezidențială și comercială.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Mintând viitorul cu Adryenn Ashley. Accesați Aici.
• Cumpărați și vindeți acțiuni în companii PRE-IPO cu PREIPO®. Accesați Aici.
• Sursa: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=63079.php