AkbInfo.ru
информационный сайт об аккумуляторах
Вконтакте Facebook Twitter Канал Youtube
Сервис подбора стартерных аккумуляторов по марке автомобиля

Алексей Прохоров
18 февраля 2022, Пятница в 06:30:08
0
комментариев

Учёные разработали новый способ производства водорода для топливных элементов и удобрений

Группа исследователей из Центра исследования устойчивых ресурсов RIKEN (CSRS) в Японии под руководством Рюхея Накамуры разработала новую практичную технологию производства водорода из воды. Новая методика отличается от существующих технологий тем, что не требует использования редких металлов, которые являются дефицитом и стоят дорого. Исследователи применяли кобальт и марганец. Водород, который они получили, по их словам, можно использовать для производства топливных элементов и сельскохозяйственных удобрений.

Учёные разработали новый способ производства водорода для топливных элементов и удобрений


Водород является чистым топливом, при расходовании которого побочным продуктом является только вода. Если водород производится из воды с использованием возобновляемой электроэнергии, то энергетическая система становится устойчивой, возобновляемой и экологически чистой. Помимо применения водорода в различных топливных элементах, он ещё является ключевым сырьём при производстве аммиака. Последний используется при производстве практически всех синтетических удобрений. В настоящее время заводы по производству аммиака используют для производства водорода ископаемое топливо.

Одной из причин того, что до сих пор при производстве водорода используется ископаемое топливо, заключается в дороговизне процесса электролиза H2 из воды. Как говорит Накамура, в первую очередь это связано с отсутствием подходящих катализаторов. Исследователи говорят, что катализатор должен выдерживать суровую кислотную среду и должен быть весьма активным. Иначе количество электроэнергии, которое требуется для прохождения реакции, резко возрастает. Естественно, что это приводит к увеличению стоимости выпускаемого водорода.

В настоящий момент самыми активными катализаторами для проведения электролиза воды являются редкие металлы. В большинстве случаев это иридий и платина. Это очень дорогие материалы, которые можно отнести к «исчезающим видам» среди металлов. Как показывают некоторые подсчеты, для перевода всей планеты на водородное топливо потребуется примерно 800 лет производства иридия. В таком объёме его просто нет на Земле. Более распространённые металлы, среди которых никель и железо, имеют недостаточную активность и могут растворяться в кислотной среде при протекании электролиза.

В рамках своего исследования учёные решили использовать смешанные оксиды кобальта и марганца. Оксиды кобальта обеспечивают необходимую активность для протекания реакции. Однако они подвержены коррозии в кислой среде. Оксиды марганца имеют недостаточную активность, но большую устойчивость в агрессивной кислотной среде электролиза. Исследователи выбрали эти оксиды, чтобы воспользоваться их взаимодополняющими свойствами.

В расчёт они также брали высокую плотность тока, которая требуется для практического использования данной технологии вне лаборатории. Чтобы методика соответствовала производству водорода в промышленных масштабах, они установили целевую плотность тока при исследовании в 10-100 раз выше, чем значения, которые использовались в прошлых экспериментах. Соавтор исследования, Шуанг Конг, говорит, что высокие токи вызывают ряд проблем, среди которых физическое разложение катализатора.

В итоге, исследователи преодолели существующие проблемы методом проб и ошибок. Им удалось создать активный и стабильный катализатор, когда они вставили марганец в решетку шпинели Co3O4. Результатом этого стал смешанный оксид кобальта-марганца Co2MnO4.

Проведенное тестирование показало хорошую работу Co2MnO4. Уровень активности катализатора был близок к уровню, характерному для используемых сейчас оксидов иридия. Учёные сообщают, что катализатор из Co2MnO4 проработал более 2 месяцев при плотности тока 200 мА/см2. То есть, он может быть эффективным в условиях практического использования. Другие катализаторы, которые не содержат редких металлов, работают всего несколько дней или недель при гораздо более низкой плотности тока.

Один из авторов проведённой работы, Айлонг Ли, сказал, что им удалось добиться того, что десятки лет было недоступно их предшественникам. То есть, технология производства водорода с использованием стабильного высокоактивного катализатора, который изготавливается из распространённых металлов. В долгосрочной перспективе это может стать важным шагом к созданию устойчивой водородной экономики. Исследователи также заявляют, что ожидают падения стоимости технологии производства зеленого водорода, благодаря снижению цен на возобновляемые источники энергии, среди которых солнечные панели и ветрогенераторы.

В качестве следующего шага учёные планируют найти способы продления срока службы нового катализатора, а также повышение уровня его активности. Как говорит Накамура, они продолжают стремиться к получению катализатора, который не содержит редких металлов, но соответствует им по характеристикам. Результаты проведённого исследования можно найти здесь.

Оцените статью!
ОтвратительноПлохоТак себеХорошоЗамечательно (голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
Присоединяйтесь к нам в социальных сетях!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.




Вы находитесь: Главная Новости Новая технология производства водорода для топливных элементов и удобрений
Подписка
Введите Ваш email
 
Поставьте эту галочку, если хотите отписаться от рассылки.
Внимание! Отправляя email для подписки, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Рассылка приходит раз в месяц и содержит последние материалы на сайте, которые могут быть вам интересны. Если Вы хотите отписаться от рассылки, то ведите email и поставьте галочку при отправке формы.
© 2015 - 2022 Информационный сайт об аккумуляторах Akbinfo.ru
Копирование материалов разрешено только при установке активной ссылки на наш сайт!!!