Как водата може да осигури достъпна енергия от възобновяеми източници

Накратко: Статията представя иновативен метод за електролиза на вода, който позволява съхранението на възобновяема енергия под формата на водородно гориво чрез използване на евтини и налични в изобилие материали като никел и желязо. Тази технология заменя скъпите благородни метали с по-достъпни катализатори, като постига производителност, съизмерима със съществуващите системи.

Илюстративен модел на водни молекули

 

Пробивът в разделянето на водата на съставни части би могъл да помогне за възстановяване на възобновяемата енергия, дори когато слънцето не свети и вятърът не духа.
Използването на слънчева и вятърна енергия (когато са достъпни) за разделянето на водата – процес, който използва електричество за разделянето на H2O на водород и кислород – предлага начин за съхраняване на енергия под формата на водородно гориво.

В момента най-популярната система, използвана за разделяне на водата или още водна електролиза, разчита на благородни метали за катализатори, но екип за съвместни изследвания, включително учени от Националната лаборатория в Лос Аламос и Вашингтонския университет, разработи система, която използва по-евтини и по-изобилни материали. Те описват прогреса в проучванията си в материал, публикуван в Nature Energy на 9 март.

„Сегашната система за електролиза на водата използва много скъп катализатор. В нашата система използваме катализатор на базата на никел и желязо, който е много по-евтин, но производителността е съизмерима“, казва Ю Сен Ким, изследовател в Националната лаборатория в Лос Аламос и автор на статията.
В повечето случаи днес водната електролиза се извършва с помощта на оборудване, наречено воден електролизатор на протонна мембрана, който генерира водород с висока скорост на производство. Това е скъпо и работи при силно киселинни условия, като изисква катализатори от благородни метали като платина и иридий, както и устойчиви на корозия метални плочи, изработени от титан.
Изследователският екип работи за решаването на този проблем чрез разделяне на вода при алкални или основни условия с електролизатор с анионообменна мембрана. Този тип електролизатор не се нуждае от катализатор на базата на благородни метали. Всъщност екип, ръководен от Юехе Лин, професор в WSU’s School of Mechanical and Materials Engineering, създаде катализатор на базата на никел и желязо – елементи, които са по-евтини и по-лесно откриваеми в околната среда.
Екипът на Лин сподели резултатите от проучванията си с Ким от Лос Аламос, чийто екип от своя страна разработи свързващото вещество на електрода, което да се използва с катализатора. Електродното свързващо вещество е хидроксилно проводящ полимер, който свързва катализаторите и осигурява среда с високо pH за бързи електрохимични реакции.
Комбинацията от електрическо свързващо вещество, разработена от Лос Аламос и катализатора на WSU, увеличи скоростта на производство на водород до почти десет пъти повече от скоростта на предишните анионообменни мембранни електролизатори, което го прави сравнимо с по-скъпия електролизатор на протонообменна мембрана.

В момента около 10 милиона метрични тона водород се произвеждат в Съединените щати всяка година, най-вече чрез използване на природен газ в процес, наречен преобразуване на природния газ, според американското министерство на енергетиката. Водородът, произведен при водна електролиза, който се захранва от електричество от възобновяема енергия, носи много икономически и екологични ползи. 

“Разделянето на водата е чиста технология, но за да я осъществите, се нуждаете от електричество“, казва Лин, който също е съавтор на изследването. „Сега имаме много възобновяема енергия, вятърна и слънчева енергия, но тя е периодична. Например през нощта не можем да използваме слънчева енергия, но ако през деня можем да използваме допълнителна енергия, за да я преобразуваме в нещо друго, като водород, това е много обещаващо.“

Очаква се световният пазар за производство на водород да достигне 199.1 милиарда долара до 2023 г. Потенциалните пазари за водородна енергия включват всичко – от масово преобразуване на енергия и управление на електрическата мрежа до горивни клетки за автомобили. Според изчисленията на Лин в САЩ има около 600 вятърни електроцентрали, готови за директни връзки към водни електролизни системи.

В допълнение към Лос Аламос и WSU, за тази работа са допринесли и изследователи от Pajarito Powder и Sandia National Laboratories. Това изследване е подкрепено от консорциума за водна електролиза HydroGen, създаден в рамките на Министерството на енергетиката на САЩ и държавната програма JCDREAM. Материалите са предоставени от Вашингтонския държавен университет, подготвени от Сара Заске.

Източник: sciencedaily

Свързани статии

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.