211service.com
Lepszy sposób na uzyskanie wodoru z wody
Eksperymentalne podejście do rozdzielania wody może prowadzić do stosunkowo taniej i czystej metody produkcji wodoru na dużą skalę, która nie wymaga paliw kopalnych. Proces dzieli wodę na wodór i tlen za pomocą ciepła i katalizatorów wykonanych z niedrogich materiałów.
Mark E. Davis
Rozdzielanie wody pod wpływem ciepła jest alternatywą dla drogiej i wymagającej dużych ilości energii elektrycznej elektrolizy. Nowe podejście, opracowane przez profesora inżynierii chemicznej Caltech, Marka Davisa, pozwala uniknąć kluczowych problemów związanych z wcześniejszymi metodami rozdzielania wody za pomocą ciepła. Działa w stosunkowo niskich temperaturach i nie wytwarza żadnych toksycznych ani żrących produktów pośrednich.
Prawie cały wodór używany obecnie w procesach przemysłowych, takich jak produkcja benzyny, pochodzi z reformingu gazu ziemnego. Jeśli producenci samochodów zaczną sprzedawać dużą liczbę pojazdów napędzanych wodorowymi ogniwami paliwowymi, jak powiedzieli, że w końcu planują to zrobić, wodór dla nich prawdopodobnie będzie pochodził z gazu ziemnego, chyba że procesy takie jak w Caltech zostaną skomercjalizowane.
Podstawowym podejściem do rozdziału wody w wysokiej temperaturze jest podgrzanie utlenionego metalu w celu usunięcia tlenu, a następnie dodanie wody. W przypadku Davisa materiałem wyjściowym jest tlenek manganu, a reakcje są ułatwiane przez wrzucanie i wyrzucanie jonów sodu. Bez sodu temperatury wzrosłyby znacznie powyżej 1000 °C, mówi Davis. Dzięki niemu reakcje przebiegają w temperaturach 850 °C lub niższych.
Technologia jest prawdopodobnie daleka od komercjalizacji. Nadal wymaga dość wysokich temperatur – na przykład o kilkaset stopni wyższych niż te stosowane do napędzania turbin parowych w elektrowniach węglowych i jądrowych. Wytwarzanie takich temperatur bez paliw kopalnych prawdopodobnie wymagałoby jednej z dwóch technologii, z których żadna nie jest obecnie wykorzystywana komercyjnie: wysokotemperaturowe reaktory jądrowe lub instalacje słoneczno-termalne o wysokim stężeniu, które wykorzystują pierścienie luster do bardziej intensywnego skupiania światła słonecznego niż ma to miejsce obecnie w elektrownie słoneczne.
Podejście Caltech wymagałoby również przetestowania, aby upewnić się, że cykl rozbijania wody może przebiegać wielokrotnie. Do tej pory naukowcy wykazali, że te same materiały mogą być ponownie użyte pięć razy, ale gdyby jedna z tych rzeczy działała naprawdę, musiałbyś ją uruchamiać przez tysiące cykli, mówi Davis. Mówi, że takie testy wykraczają poza zakres jego laboratorium. Czujemy się dobrze z potencjałem wielu cykli na tym jednym, ale dopóki tego nie zrobisz, nie wiesz, mówi. Wszystko, co tutaj zrobiliśmy, to udowodnienie, że chemia może działać.
Należy również zwiększyć tempo produkcji wodoru — na przykład poprzez przejście na materiały o większej powierzchni. A Davis ma nadzieję, że jeszcze bardziej obniży potrzebne temperatury. Celem jest wykorzystanie tego lub podobnego procesu do wykorzystania ciepła odpadowego w hutach i elektrowniach. To dobry początek, ale im niżej schodzimy, tym lepiej – mówi.