211service.com
Lepszy sposób na wytwarzanie wodoru?
Nowy proces wykorzystywania stopów aluminium do wytwarzania wodoru z wody może sprawić, że pojazdy na ogniwa paliwowe staną się bardziej praktyczne” – mówi Jerry Woodall , profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej w Purdue.
Gazowanie: Ten stop aluminium szybko wyciąga tlen z wody, tworząc tlenek glinu i uwalniając gazowy wodór. Wodór mógłby być używany zamiast benzyny w samochodach.
Wodorowe ogniwa paliwowe są atrakcyjne, ponieważ nie wytwarzają szkodliwych emisji, ale wodór gazowy jest trudny do transportu, a pojazdy wodorowe mają ograniczony zasięg, ponieważ trudno jest przechowywać duże ilości wodoru na pokładzie. Wielu badaczy opracowuje metody przechowywania większej ilości wodoru, w tym pakowania go do nanorurek węglowych lub tymczasowego przechowywania w związkach chemicznych. Rozwiązaniem Woodalla jest przechowywanie wodoru jako wody, oddzielając wodór od tlenu tylko wtedy, gdy jest potrzebny do zasilania pojazdu.
Na początku tego roku Woodall poinformował o pomyślnym generowaniu znacznych ilości wodoru przy użyciu kombinacji aluminium i galu. W tych eksperymentach stop zawierał jednak głównie gal, co ograniczało zdolność materiału do wytwarzania wodoru i utrzymywało koszty na wysokim poziomie. Na piątkowej konferencji poświęconej nanotechnologii Woodall zaprezentuje nową pracę, która pokazuje, że proces przebiega pomyślnie w przypadku stopu zawierającego 80 procent aluminium. Mogłoby to uczynić system znacznie bardziej praktycznym dzięki zmniejszeniu ilości drogiego galu przy jednoczesnym zwiększeniu ilości materiału aktywnego.
Proces Woodalla działa z powodu silnego powinowactwa aluminium do tlenu, co powoduje, że metal rozbija wodę, tworząc tlenek glinu i uwalniając wodór. Ten podstawowy proces chemiczny jest oczywiście dobrze znany, ale problem polega na tym, że gdy tylko aluminium zostanie wystawione na działanie powietrza, szybko tworzy cienką warstwę tlenku glinu, która uszczelnia większość aluminium i zapobiega jego reakcji z woda. Spostrzeżenie Woodalla, mówi Sunita Satyapal , który kieruje programem magazynowania wodoru Departamentu Energii (DOE), ma użyć galu, aby zapobiec całkowitemu uszczelnieniu aluminium przez tę warstwę. Chociaż mechanizmy molekularne wciąż nie są zrozumiałe, wiadomo, że gal powoduje luki w warstwie tlenkowej, które pozwalają aluminium szybko reagować z tlenem w wodzie, ale nie z tlenem w powietrzu.
Woodall przewiduje system, w którym aluminiowe pelety byłyby dostarczane do stacji paliw, gdzie kierowcy ładowaliby około 50 kilogramów peletów i 20 kilogramów wody do oddzielnych pojemników, zmieszanych w razie potrzeby w celu wytworzenia wodoru i tlenku glinu. (Dałoby to równowartość około 60 kilogramów benzyny, mówi Woodall.) Tlenek glinu można poddać recyklingowi, stosując ten sam proces, co w przypadku puszek aluminiowych, a gal można łatwo oddzielić od tlenku glinu i użyć ponownie.
Ale energia elektryczna potrzebna do recyklingu aluminium może stanowić problem, ponieważ stanowiłaby główne źródło zanieczyszczeń, chyba że pochodziłaby z czystych źródeł, takich jak energia słoneczna lub wiatr. Ponadto Satyapal mówi, że efektywność energetyczna procesu nie spełnia celów DOE.
DOE, wraz z firmami naftowymi i samochodowymi, wyznaczyła sobie cele dotyczące ilości wodoru, która powinna być przechowywana w pojeździe, dążąc do zapewnienia takiego samego zasięgu jak samochody napędzane benzyną bez zmiany konstrukcji pojazdu lub zmniejszenia przestrzeni ładunkowej i pasażerskiej. Woodall mówi, że może osiągnąć cele dla samochodów i innych lekkich pojazdów, częściowo poprzez recykling wody wytwarzanej przez ogniwa paliwowe. DOE szacuje jednak, że proces Woodalla zajęłby zbyt dużo miejsca, ponieważ między innymi recykling wody prawdopodobnie nie będzie praktyczny, mówi Satyapal.
Woodall współpracuje z AlGalCo, start-upem z siedzibą w West Lafayette, IN, nad komercjalizacją tego procesu. Pierwszymi produktami firmy będą generatory ogniw paliwowych, które działają na wodór wyprodukowany z wersji jego stopu aluminium.