Катализаторы ускоряют химические реакции, но широко используемых металлов платина является редким и дорогим. Исследователи из университета Эйндховена (tu/е), совместно с китайскими, сингапурскими и японскими исследователями, уже разработали альтернативу с 20x увеличение активности: катализатор с полые наноклетки из сплава никеля и платины. Ту/электронный научный сотрудник Эмиел Хенсона хочет использовать этот новый катализатор для выработки холодильник-размер электролизера около 10 мегаватт в будущем. Результаты будут опубликованы 15 ноября в журнале Science.
К 2050 году, национальное правительство стремится получить практически все потребности в энергии в Нидерландах из устойчивых источников, таких как солнце или ветер. Потому что эти источники энергии не доступны во все времена, важно уметь хранить накопленную энергию. Учитывая их низкую плотность энергии, батареи не подходят для хранения очень большого количества энергии. Лучшее решение-это химические связи, с водородом, как самый очевидный выбор газа. С помощью воды, электролиз преобразует (избыток) электрической энергии в водород, который может храниться. На более позднем этапе, в топливных элементах, наоборот, преобразование водорода в электрическую энергию. Обе технологии требуют катализатора для стимулирования процесса.
Катализатор, который помогает с этими обменами-это … из-за его высокой активности, в основном из платины. Но платина является очень дорогим и относительно мало; проблема, если мы хотим использовать электролизеры и топливные элементы с большим размахом. Поэтому ту/е профессор катализа, Эмиел Хенсона: «исследователи из Китая разработали сплав платины и никеля, что снижает затраты и повышает активность». Эффективный катализатор обладает высокой активностью: он преобразовывает больше молекул воды на водород каждую секунду. Хенсона продолжает: «в ту/е, мы исследовали влияние никеля на ключевых стадиях реакции, и с этой целью нами была разработана компьютерная модель, основанная на снимках с электронного микроскопа. С помощью квантово-химических расчетов мы смогли предсказать активность нового сплава, и мы могли понять, почему этот новый катализатор является настолько эффективным.»
Успешно протестированы в топливной ячейке
В дополнение к другим выбором металла, исследователи также смогли внести существенные изменения в морфологии. Атомов в катализаторе должна соединяться с водой и/или молекулы кислорода, чтобы иметь возможность конвертировать их. Поэтому более сайтов связывания приведет к повышению активности. Хенсона: «вы хотите, чтобы сделать столько металлической поверхности, насколько это возможно. Разработанные полые наноклетки могут быть доступны снаружи, а также изнутри. Это создает большую площадь поверхности, что позволяет больше материала реагировать одновременно». Кроме того, Хенсона продемонстрировал с помощью квантово-химических расчетов, что специфические поверхностные структуры наноклетки увеличить активность еще больше.
После расчетов в модели Хенсона, то получается, что активности обоих растворов в сочетании в 20 раз выше, чем у текущего платиновых катализаторов. Исследователи также обнаружили это в результате экспериментальных испытаний в топливном элементе. «Важным критику большое фундаментального труда заключается в том, что он делает свое дело в лаборатории, но когда кто-то ставит его на реальном устройстве, он часто не работает. Мы показали, что этот новый катализаторов работает в реальных приложениях». Стабильность катализатора должна быть такой, что он может продолжать работать в водородном автомобиле или доме на долгие годы. Поэтому исследователи проверили катализатор за 50 000 ‘круги’ в топливных элементах, и увидел незначительное снижение активности.
Электролизер в каждом районе
Возможности этого нового катализатора в коллекторе. Оба в форме топливных элементов и обратная реакция в электролизере. Например, топливные элементы используются в водородных автомобилях, а в некоторых больницах уже есть аварийные генераторы с водородным двигателем на топливных ячейках. Электролиз может быть использован, например, на ветряных ферм в море или, возможно, даже рядом с каждой ветряной турбины. Транспортировки водорода значительно дешевле, чем транспортировка электричества.
Мечта Хенсона идет дальше: «я надеюсь, что мы скоро сможем установить электролизер в каждом районе. Этот холодильник по размеру магазинах устройство всю энергию от солнечных панелей на крышах в районе в дневное время, как водород. Подземный газопровод будет транспортировать водород в будущем, и внутренний котел будет заменен на топливных элементах, последние преобразования водорода в энергию. Вот как мы можем сделать большую часть Солнца».
Но чтобы это произошло, электролизер еще предстоит пройти значительный путь развития. Вместе с другими исследователями ту/E и промышленных партнеров из Брабанта области, Хенсона, следовательно, участвует в пуске энергетического института ту Эйндховен. Целью является наращивание текущих коммерческих электролизеров на холодильник-размер электролизера около 10 мегаватт.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!