Napredak za cijepanje vode obećava pristupačnu obnovljivu energiju

Napredak za cijepanje vode obećava pristupačnu obnovljivu energiju
Napredak za cijepanje vode obećava pristupačnu obnovljivu energiju
Anonim

Proboj u cijepanje vode na dijelove mogao bi pomoći da se obnovljiva energija isplati, čak i kada sunce ne sja i vjetar ne puše.

Upotreba solarne energije i energije vjetra kada je dostupna za cijepanje vode, proces koji koristi električnu energiju za cijepanje H2O na vodik i kisik, nudi način pohranjivanja energije u oblik vodikovog goriva.

Trenutno najpopularniji sustav koji se koristi za cijepanje vode ili elektrolizu vode, oslanja se na plemenite metale kao katalizatore, ali suradnički istraživački tim, uključujući znanstvenike iz Nacionalnog laboratorija Los Alamos i Sveučilišta Washington State, razvio je sustav koji koristi jeftiniji i obilniji materijali. Oni opisuju napredak u članku objavljenom u Nature Energy 9. ožujka.

"Trenutni sustav za elektrolizu vode koristi vrlo skup katalizator. U našem sustavu koristimo katalizator na bazi nikla i željeza, koji je mnogo jeftiniji, ali performanse su usporedive", rekao je Yu Seung Kim, znanstveni znanstvenik u Los Alamos National Laboratory i odgovarajući autor na radu.

Većina cijepanja vode danas se provodi pomoću dijela opreme koji se zove elektrolizator vode s protonskom izmjenom membrane, koji stvara vodik velikom brzinom proizvodnje. Skupo je i radi u vrlo kiselim uvjetima, zahtijevajući katalizatore plemenitih metala kao što su platina i iridij, kao i metalne ploče otporne na koroziju od titana.

Istraživački tim radio je na rješavanju ovog problema cijepanjem vode u alkalnim ili osnovnim uvjetima s anionskim membranskim elektrolizerom. Ova vrsta elektrolizatora ne treba katalizator na bazi plemenitih metala. Zapravo, tim predvođen Yuehe Linom, profesorom na Školi strojarstva i inženjerstva materijala WSU, stvorio je katalizator na bazi nikla i željeza, elemenata koji su jeftiniji i rasprostranjeniji u okolišu.

Linov tim podijelio je svoj razvoj s Kimom u Los Alamosu, čiji je tim zauzvrat razvio vezivo za elektrode za korištenje s katalizatorom. Vezivo za elektrode je polimer koji provodi hidroksid koji veže katalizatore i osigurava okruženje visokog pH za brze elektrokemijske reakcije.

Kombinacija veziva elektroda razvijenog u Los Alamosu i katalizatora WSU-a povećala je brzinu proizvodnje vodika na gotovo deset puta veću brzinu od prethodnih elektrolizera s anionskom izmjenjivačem, što ga čini usporedivim sa skupljim elektrolizerom s protonskom izmjenom membrane.

Oko 10 milijuna metričkih tona vodika se trenutno proizvodi u Sjedinjenim Državama svake godine, uglavnom korištenjem prirodnog plina u procesu koji se naziva reformiranje prirodnog plina, prema U. S. Odjel za energetiku. Vodik proizveden procesom cijepanja vode koji se pokreće električnom energijom iz obnovljivih izvora ima mnoge ekonomske i ekološke prednosti, rekao je Lin.

"Razdvajanje vode je čista tehnologija, ali za to vam je potrebna struja", rekao je Lin, koji je također korespondentni autor u radu. "Sada imamo puno obnovljive energije, energije vjetra i sunca, ali to je isprekidano. Na primjer, noću ne možemo koristiti solarnu energiju, ali ako danju, možemo koristiti dodatnu energiju da je pretvorimo u nešto drugo, poput vodika, to je vrlo obećavajuće."

Očekuje se da će globalno tržište proizvodnje vodika dostići 199,1 milijardu dolara do 2023. Potencijalna tržišta za vodikovu energiju uključuju sve, od masovne pretvorbe energije i upravljanja električnom mrežom do gorivnih ćelija za automobile. Lin procjenjuje da u Sjedinjenim Državama postoji oko 600 vjetroelektrana spremnih za izravnu vezu sa sustavima za elektrolizu vode.

Osim Los Alamosa i WSU, istraživači iz Pajarito Powder i Sandia National Laboratories također su doprinijeli ovom radu. Ovo istraživanje podržao je konzorcij HydroGen Advanced Water Splitting Materials Consortium osnovan u okviru američkog Ministarstva energetike i programa JCDREAM države Washington.

Popularna tema