Видобуток чистого палива з води

30 травня 2023 (Новини Nanowerk) Велика кількість чистої енергії ховається на очах. Це водень, який ми можемо отримати з води (H2О) використання відновлюваної енергії. У рамках боротьби зі зміною клімату вчені шукають недорогі методи виробництва чистого водню з води, щоб замінити викопне паливо. Водень може рухати транспортні засоби, не викидаючи нічого, крім води. Водень також є важливою хімічною речовиною для багатьох промислових процесів, особливо у виробництві сталі та аміаку. Використання більш чистого водню є дуже бажаним у цих галузях. Багатовідомча команда під керівництвом Аргонської національної лабораторії розробила недорогий каталізатор для процесу, який дає чистий водень із води. Інші учасники включають Національні лабораторії Sandia та Національну лабораторію імені Лоуренса Берклі, а також Giner Inc. Це дослідження було опубліковано в наука («Каталізатор виділення кисню кобальтової шпінелі, легованої La і Mn, для електролізу на протонообмінній мембрані»). Бульбашки кисню, що виділяються з волокнистих взаємопов’язаних частинок каталізатора (праворуч) під час електрокаталітичної реакції з водою. Структура решітки для каталізатора на основі кобальту зліва. (Зображення: Аргонська національна лабораторія/Ліна Чонг і Лонгшенг Ву з використанням фону Shutterstock) «Процес під назвою електроліз виробляє водень і кисень із води і існує вже більше століття», — сказав Ді-Цзя Лю, старший хімік Argonne. Він також проводить спільну зустріч у Прітцкерівській школі молекулярної інженерії Чиказького університету. Електролізери з протонною обмінною мембраною (PEM) представляють нове покоління технології для цього процесу. Вони можуть розщеплювати воду на водень і кисень з більшою ефективністю при температурі, близькій до кімнатної. Зменшений попит на енергію робить їх ідеальним вибором для виробництва чистого водню за допомогою відновлюваних, але періодичних джерел, таких як сонце та вітер. Цей електролізер працює з окремими каталізаторами для кожного з електродів (катода та анода). Катодний каталізатор виділяє водень, анодний – кисень. Проблема полягає в тому, що анодний каталізатор використовує іридій, поточна ринкова ціна якого становить близько 5,000 доларів за унцію. Відсутність пропозиції та висока вартість іридію є основною перешкодою для широкого впровадження електролізерів з ПЕМ. Основним інгредієнтом нового каталізатора є кобальт, який значно дешевший за іридій. «Ми прагнули розробити недорогий анодний каталізатор в електролізері PEM, який генерує водень з високою продуктивністю, споживаючи мінімальну енергію», — сказав Лю. «Використовуючи каталізатор на основі кобальту, виготовлений за нашим методом, можна було б усунути основне вузьке місце виробництва чистого водню в електролізері». Giner Inc., провідна дослідницько-конструкторська компанія, що працює над комерціалізацією електролізерів і паливних елементів, оцінила новий каталізатор за допомогою своїх станцій для випробування електролізерів PEM у промислових умовах експлуатації. Ефективність і довговічність значно перевершують показники каталізаторів конкурентів. Важливим для подальшого вдосконалення продуктивності каталізатора є розуміння механізму реакції в атомному масштабі в умовах роботи електролізера. Команда розшифрувала критичні структурні зміни, які відбуваються в каталізаторі в робочих умовах, використовуючи рентгенівський аналіз на Advanced Photon Source (APS) в Аргоні. Вони також визначили ключові особливості каталізатора за допомогою електронної мікроскопії в Sandia Labs і в Аргоннському центрі нанорозмірних матеріалів (CNM). APS і CNM є користувальницькими засобами Управління науки DOE. «Ми зобразили атомну структуру на поверхні нового каталізатора на різних етапах підготовки», — сказав Цзяньго Вень, науковець з матеріалів Аргонна. Крім того, обчислювальне моделювання в лабораторії Берклі виявило важливі відомості про довговічність каталізатора в умовах реакції. Досягнення команди є кроком вперед у ініціативі DOE Hydrogen Energy Earthshot, яка імітує американську космічної програми «Місячний постріл» 1960-х років. Його амбітна мета — знизити вартість виробництва екологічно чистого водню до одного долара за кілограм протягом десяти років. Виробництво зеленого водню за таку вартість може змінити економіку країни. Застосування включають електричну мережу, виробництво, транспорт, житлове та комерційне опалення.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• Карбування майбутнього з Адріенн Ешлі. Доступ тут.
• Купуйте та продавайте акції компаній, які вийшли на IPO, за допомогою PREIPO®. Доступ тут.
• джерело: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=63079.php