Chiết xuất nhiên liệu sạch từ nước

30 Tháng năm 2023 (Tin tức Nanowerk) Một nguồn cung cấp năng lượng sạch dồi dào đang ẩn nấp trong tầm mắt. Đó là hydro chúng ta có thể chiết xuất từ ​​​​nước (H2O) sử dụng năng lượng tái tạo. Các nhà khoa học đang tìm kiếm các phương pháp sản xuất hydro sạch từ nước với chi phí thấp để thay thế nhiên liệu hóa thạch, như một phần trong nhiệm vụ chống biến đổi khí hậu. Hydro có thể cung cấp năng lượng cho các phương tiện trong khi không thải ra gì ngoài nước. Hydro cũng là một hóa chất quan trọng đối với nhiều quy trình công nghiệp, đáng chú ý nhất là trong sản xuất thép và sản xuất amoniac. Sử dụng hydro sạch hơn là rất cần thiết trong các ngành công nghiệp đó. Một nhóm đa tổ chức do Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne dẫn đầu đã phát triển một chất xúc tác chi phí thấp cho quy trình tạo ra hydro sạch từ nước. Những người đóng góp khác bao gồm Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia của DOE và Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley, cũng như Giner Inc. Nghiên cứu này đã được công bố trên Khoa học (“Xúc tác tiến hóa oxy spinel coban pha tạp La và Mn cho điện phân màng trao đổi proton”). Bong bóng oxy phát triển từ các hạt chất xúc tác dạng sợi, liên kết với nhau (phải) trong quá trình phản ứng xúc tác điện với nước. Cấu trúc mạng cho chất xúc tác dựa trên coban ở bên trái. (Hình ảnh: Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne / Lina Chong và Longsheng Wu sử dụng nền Shutterstock) “Một quá trình gọi là điện phân tạo ra hydro và oxy từ nước và đã tồn tại hơn một thế kỷ,” Di-Jia Liu, nhà hóa học cao cấp tại Argonne cho biết. Ông cũng có một cuộc hẹn chung tại Trường Kỹ thuật Phân tử Pritzker tại Đại học Chicago. Máy điện phân màng trao đổi proton (PEM) đại diện cho một thế hệ công nghệ mới cho quá trình này. Chúng có thể tách nước thành hydro và oxy với hiệu suất cao hơn ở gần nhiệt độ phòng. Nhu cầu năng lượng giảm khiến chúng trở thành lựa chọn lý tưởng để sản xuất hydro sạch bằng cách sử dụng các nguồn tái tạo nhưng không liên tục, chẳng hạn như năng lượng mặt trời và gió. Máy điện phân này chạy với các chất xúc tác riêng biệt cho từng điện cực của nó (cực âm và cực dương). Chất xúc tác cực âm tạo ra hydro, trong khi chất xúc tác cực dương tạo thành oxy. Một vấn đề là chất xúc tác cực dương sử dụng iridi, có giá thị trường hiện tại khoảng 5,000 USD/ounce. Việc thiếu nguồn cung cấp và chi phí cao của iridi là rào cản lớn đối với việc áp dụng rộng rãi các máy điện phân PEM. Thành phần chính trong chất xúc tác mới là coban, rẻ hơn đáng kể so với iridi. Liu cho biết: “Chúng tôi đã tìm cách phát triển chất xúc tác cực dương chi phí thấp trong máy điện phân PEM tạo ra hydro với công suất cao trong khi tiêu thụ năng lượng tối thiểu. “Bằng cách sử dụng chất xúc tác dựa trên coban được điều chế theo phương pháp của chúng tôi, người ta có thể loại bỏ nút thắt chi phí chính để sản xuất hydro sạch trong máy điện phân.” Giner Inc., một công ty nghiên cứu và phát triển hàng đầu đang hướng tới thương mại hóa máy điện phân và pin nhiên liệu, đã đánh giá chất xúc tác mới bằng cách sử dụng các trạm thử nghiệm máy điện phân PEM của mình trong các điều kiện vận hành công nghiệp. Hiệu suất và độ bền vượt xa các chất xúc tác của đối thủ cạnh tranh. Điều quan trọng để nâng cao hơn nữa hiệu suất của chất xúc tác là hiểu được cơ chế phản ứng ở quy mô nguyên tử trong các điều kiện vận hành của máy điện phân. Nhóm đã giải mã những thay đổi cấu trúc quan trọng xảy ra trong chất xúc tác trong các điều kiện vận hành bằng cách sử dụng các phân tích tia X tại Nguồn Photon Nâng cao (APS) ở Argonne. Họ cũng xác định các tính năng chính của chất xúc tác bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử tại Phòng thí nghiệm Sandia và tại Trung tâm Vật liệu nano (CNM) của Argonne. APS và CNM đều là cơ sở người dùng của Văn phòng Khoa học DOE. Jianguo Wen, một nhà khoa học vật liệu Argonne cho biết: “Chúng tôi đã chụp ảnh cấu trúc nguyên tử trên bề mặt của chất xúc tác mới ở các giai đoạn chuẩn bị khác nhau. Ngoài ra, mô hình tính toán tại Phòng thí nghiệm Berkeley đã tiết lộ những hiểu biết quan trọng về độ bền của chất xúc tác trong các điều kiện phản ứng. Thành tích của nhóm là một bước tiến trong sáng kiến ​​Earthshot Hydrogen Energy của DOE, bắt chước Hoa Kỳ chương trình không gian “Moon Shot” của những năm 1960. Mục tiêu đầy tham vọng của nó là giảm chi phí sản xuất hydro xanh xuống còn một đô la/kg trong một thập kỷ. Sản xuất hydro xanh với chi phí đó có thể định hình lại nền kinh tế của quốc gia. Các ứng dụng bao gồm lưới điện, sản xuất, giao thông vận tải và sưởi ấm khu dân cư và thương mại.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoAiStream. Thông minh dữ liệu Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Đúc kết tương lai với Adryenn Ashley. Truy cập Tại đây.
• Mua và bán cổ phần trong các công ty PRE-IPO với PREIPO®. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=63079.php