Loading

Производство водорода с помощью света и биомассы

Создано 16.03.2017 18:18
Автор: Natali

Ученые произвели водород с помощью света и растений

Практически все, начиная от небольших стартапов до крупнейших автомобильных компаний, таких как Toyota, знают о потенциале водорода в качестве чистого источника топлива для транспортных средств, поскольку единственным его побочным продуктом является вода.

Но водород часто производится с использованием природного газа, который может быть менее загрязняющим, чем нефть, но все такие не самым чистым ресурсом, поэтому шесть ученых из Кембриджского университета разработали способ производства источника топлива с использованием солнечного света и определенной биомассы, такой как листья.

Ученые произвели водород с помощью света и растений

Биомасса была источником тепла и энергии с начала истории. Нефтяные запасы планеты получают из древней биомассы, которая подвергалась воздействию высоких давлений и температур в течение миллионов лет.

Лигноцеллюлоза является основным компонентом растительной биомассы, и до настоящего времени процесс ее превращения в водород был достигнут только способом газификации, который использует высокие температуры для ее полного разложения.

Д-р Мориц Кюнель (Moritz Kuehnel) из химического факультета Кембриджского университета, является ведущим соавтором новой исследовательской работы, опубликованной в Nature Energy, говорит:

«Лигноцеллюлоза - это природный эквивалент бронированного бетона, состоящего из прочных высококристаллических целлюлозных волокон, которые переплетены с лигнином и гемицеллюлозой, действующих как клей. Эта жесткая структура эволюционировала, чтобы придать растениям и деревьям механическую устойчивость и защитить их от деградации, что и делает химическое использование лигноцеллюлозы настолько сложной».

Ученые произвели водород с помощью света и растений

Новая технология основана на простом процессе фотокаталитического преобразования.

Каталитические наночастицы добавляют в щелочную воду, в которой биомасса находится во взвешенном состоянии. Затем материал помещается в лаборатории под светом, который имитирует солнечный свет.

Ученые произвели водород с помощью света и растений

Раствор идеально подходит для поглощения этого света и превращения биомассы в газообразный водород, который затем может быть собран из свободного пространства. Водород не содержит ингибиторы топливных элементов, таких как монооксид углерода, что позволяет использовать его для получения энергии.

Наночастица способна поглощать энергию от солнечного света и использовать ее для проведения сложных химических реакций. В этом случае она перегруппировывает атомы в воде и биомассе, образуя водородное топливо и другие органические химические вещества, такие как муравьиная кислота и карбонат.

Ученые произвели водород с помощью света и растений

Ведущий соавтор, д-р Дэвид Вакерли (David Wakerley), также из химического факультета, говорит:
«В сырой биомассе много химической энергии, но она неочищенная, поэтому вы не можете ожидать, что она будет работать в технологиях, таких как автомобильный двигатель. Наша система способна преобразовывать длинные, сложные структуры, которые превращают биомассу в газообразный водород, что гораздо более полезно.

Мы специально разработали комбинацию катализатора и раствора, которая позволяет осуществить это преобразование, используя солнечный свет в качестве источника энергии. При этом мы можем просто добавить органическое вещество в систему, а затем, если это солнечный день, производить водородное топливо».

В своих экспериментах команда использовала различные типы биомассы. Кусочки дерева, бумаги и листьев помещались в пробирки и подвергались воздействию солнечного света. Биомасса не требует предварительной обработки.

Ученые произвели водород с помощью света и растений

Эта технология была разработана в лаборатории Кристиан Доплер (Christian Doppler Laboratory) для Sustainable SynGas Chemistry Кембриджского университета. Руководитель лаборатории доктор Эрвин Рейснер (Erwin Reisner) добавляет:

«Наша технология, основанная на использовании солнечного света, является интересной, так как она позволяет получать чистый водород из необработанной биомассы в условиях окружающей среды. Мы рассматриваем ее как новую и жизнеспособную альтернативу высокотемпературной газификации и других способов получения водорода с помощью возобновляемых источников.
В будущем использование технологии может быть в любом масштабе: от небольших устройств до промышленных установок, и в настоящее время мы изучаем ряд потенциальных коммерческих вариантов».

С помощью Cambridge Enterprise, коммерческим отделом Университета, подана патентная заявка в Великобритании, и ведутся переговоры с потенциальным коммерческим партнером.

Facepla.net по материалам: University of Cambridge

Author: Natali

Комментарии: