Извлечение чистого топлива из воды

30 мая 2023 г. (Новости Наноуэрк) Обильный запас чистой энергии скрывается у всех на виду. Это водород, который мы можем извлечь из воды (H2О) с использованием возобновляемых источников энергии. Ученые ищут недорогие методы производства чистого водорода из воды для замены ископаемого топлива в рамках борьбы с изменением климата. Водород может питать транспортные средства, не выделяя при этом ничего, кроме воды. Водород также является важным химическим веществом для многих промышленных процессов, особенно в сталелитейном производстве и производстве аммиака. Использование более чистого водорода крайне желательно в этих отраслях. Многопрофильная группа под руководством Аргоннской национальной лаборатории разработала недорогой катализатор для процесса получения чистого водорода из воды. В число других участников входят Национальные лаборатории Сандия при Министерстве энергетики и Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли, а также Giner Inc. Это исследование было опубликовано в Наука («Катализатор выделения кислорода из кобальтовой шпинели, легированной La и Mn, для электролиза с протонообменной мембраной»). Пузырьки кислорода, образующиеся из волокнистых взаимосвязанных частиц катализатора (справа) во время электрокаталитической реакции с водой. Решетчатая структура катализатора на основе кобальта слева. (Изображение: Аргоннская национальная лаборатория/Лина Чонг и Лонгшэн Ву, использующие фон Shutterstock) «Процесс, называемый электролизом, позволяет получать водород и кислород из воды и существует уже более века», — сказал Ди-Цзя Лю, старший химик в Аргонне. Он также занимает совместную должность в Притцкеровской школе молекулярной инженерии Чикагского университета. Электролизеры с протонообменной мембраной (ПЭМ) представляют собой новое поколение технологий для этого процесса. Они могут расщеплять воду на водород и кислород с более высокой эффективностью при температуре, близкой к комнатной. Снижение спроса на энергию делает их идеальным выбором для производства чистого водорода с использованием возобновляемых, но непостоянных источников, таких как солнечная энергия и ветер. Этот электролизер работает с отдельными катализаторами для каждого из его электродов (катода и анода). Катодный катализатор дает водород, а анодный катализатор образует кислород. Проблема в том, что в анодном катализаторе используется иридий, текущая рыночная цена которого составляет около 5,000 долларов за унцию. Недостаток предложения и высокая стоимость иридия представляют собой серьезное препятствие для широкого распространения электролизеров PEM. Основным ингредиентом нового катализатора является кобальт, который значительно дешевле иридия. «Мы стремились разработать недорогой анодный катализатор для электролизера PEM, который генерирует водород с высокой производительностью при минимальном потреблении энергии», — сказал Лю. «Используя катализатор на основе кобальта, приготовленный по нашему методу, можно устранить основное узкое место в стоимости производства чистого водорода в электролизере». Giner Inc., ведущая научно-исследовательская компания, занимающаяся коммерциализацией электролизеров и топливных элементов, провела оценку нового катализатора, используя свои испытательные станции для электролизеров PEM в промышленных условиях. Производительность и долговечность намного превосходят катализаторы конкурентов. Важным для дальнейшего улучшения характеристик катализатора является понимание механизма реакции на атомном уровне в условиях эксплуатации электролизера. Команда расшифровала критические структурные изменения, которые происходят в катализаторе в рабочих условиях, с помощью рентгеновского анализа в Усовершенствованном источнике фотонов (APS) в Аргонне. Они также определили ключевые характеристики катализатора с помощью электронной микроскопии в Sandia Labs и в Аргоннском центре наноразмерных материалов (CNM). И APS, и CNM являются пользовательскими объектами Управления науки Министерства энергетики США. «Мы визуализировали атомную структуру на поверхности нового катализатора на различных стадиях подготовки», — сказал Цзянгуо Вэнь, материаловед из Аргонны. Кроме того, компьютерное моделирование в лаборатории Беркли позволило получить важные сведения о долговечности катализатора в условиях реакции. Достижение команды является шагом вперед в инициативе Министерства энергетики США Hydrogen Energy Earthshot, которая имитирует США. космическая программа «Выстрел в Луну» 1960-х годов. Его амбициозная цель — снизить стоимость производства зеленого водорода до одного доллара за килограмм за десятилетие. Производство зеленого водорода по такой цене может изменить экономику страны. Области применения включают электрические сети, производство, транспорт, отопление жилых и коммерческих помещений.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• ПлатонАйСтрим. Анализ данных Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Чеканка будущего с Эдриенн Эшли. Доступ здесь.
• Покупайте и продавайте акции компаний PREIPO® с помощью PREIPO®. Доступ здесь.
• Источник: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=63079.php