Прорыв в расщепление воды на составные части может помочь сделать возобновляемые источники энергии окупаются, даже когда солнце не светит и ветер не дует.
Используя энергию солнца и ветра, когда он доступен для расщепления воды, процесс, который использует электричество, чтобы разделить Н2О на водород и кислород, предлагает способ для хранения энергии в форме водородного топлива.
В настоящее время наиболее популярная система используется для расщепления воды, или электролизом воды, опирается на драгоценные металлы в качестве катализаторов, но совместная исследовательская группа, включая ученых из Лос-Аламосской Национальной лаборатории и Университета штата Вашингтон разработала систему, которая использует менее дорогие и более обильные материалы. Они описывают в статье, опубликованной в природе энергии на 9 марта.
«Нынешняя система электролиза воды использует очень дорогостоящего катализатора. В нашей системе мы используем железо-никелевый катализатор, который значительно дешевле, но по производительности сопоставим», — сказал Ю. Сын Ким, научный сотрудник Национальной лаборатории Лос-Аламос и автор на бумаге.
Большинство расщепления воды сегодня проводится с использованием оборудованием называемый протонный обмен мембранные электролизеры воды, который генерирует водород при высокой производительности. Это дорого, и работает в очень кислой среде, требующей драгоценных металлов в качестве катализаторов, таких как платина и иридий, а также коррозионно-стойкие металлические пластины, изготовленные из титана.
Исследовательская группа работала, чтобы решить эту проблему путем расщепления воды под щелочной, или базовые, условия с анионообменной мембраны электролизера. Этот тип electolyzer не нужен катализатор на основе драгоценных металлов. По сути, команда во главе с Юхэ Лин, профессор в школе ведет к повышению механических и материаловедение, создали катализатора на основе никеля и железа, элементы, которые являются менее дорогими и более в изобилии в окружающей среде.
Команда Лина поделились своими разработками с Ким в Лос-Аламосе, команда которого, в свою очередь, разработали связующий электрод для использования с катализатором. Связующий электрод представляет собой гидроксид электропроводящего полимера, который связывает катализаторов и обеспечивает высокий pH среды для быстрых электрохимических реакций.
Сочетание Лос-Аламос-разработанные электродные связующего и катализатора УАЗу по увеличению производства водорода почти в десять раз уровень предыдущих анионообменной мембраной электролизеры, делая ее сопоставимой с более дорогими протонообменной мембраной электролизер.
В настоящее время около 10 миллионов метрических тонн водорода производятся в Соединенных Штатах каждый год, в основном за счет использования природного газа в процессе риформинга природного газа, по данным Министерства энергетики США. Водород, получаемый в процессе расщепления водой, которая питается электричеством от возобновляемых источников энергии имеет многочисленные экономические и экологические выгоды, сказал Лин.
«Расщепление воды чистой технологии, а электричество нужно, чтобы сделать это», — сказал Лин, который также является автором на бумаге. «Теперь у нас есть много возобновляемых источников энергии, ветровой и солнечной энергии, но это с перерывами. Например, ночью мы не можем использовать солнечную, но если в течение дня, мы можем использовать дополнительную энергию, чтобы преобразовать его во что-то другое, как водород, это очень перспективно.»
Мировом рынке по производству водорода, как ожидается, достигнет к 2023 году 199.1 млрд долларов. Потенциальные рынки для водородной энергетики включают все, от преобразования массы, энергии и управление энергосистемы на топливных элементах для автомобилей. Лин оценивает, что есть приблизительно 600 ветряных ферм в США готов для прямого подключения к системам водоснабжения электролиза.
В дополнение к Лос-Аламос и УАЗу, исследователи Пахарито порошок и Национальной лаборатории Сандия также внесли свой вклад в эту работу. Это исследование было поддержано водорода расширенный воды разделения материалов консорциума, созданного при Министерстве энергетики США и штата Вашингтон JCDREAM программы.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!