Быстрый и дешевый водород из кукурузы

Водород является идеальным газом для использования в двигателе внутреннего сгорания или автомобильных топливных элементах из-за его практически отсутствующих выбросов парниковых газов. Производственные затраты водорода, однако, выше по сравнению с бензином и около 95 процентов его в настоящее время производится, каким бы это ни было нелогичным, из ископаемых видов топлива.

Теперь исследователи из Технологического Университета Вирджинии утверждают, что создали метод для получения водородного топлива с использованием биологической техники, которая не только дешевле и быстрее, но также производит водород гораздо более высокого качества ... и все из оставшихся стеблей, початков и лузги кукурузы.

Отходы переработки кукурузы стали основой для производства водорода - исследователи использовали процесс ферментации, чтобы разложить корм для скота на водород и углекислый газ. В частности, команда использовала результаты своих предыдущих исследований по преобразованию целлюлозы в глюкозу, чтобы создать систему, которая, как утверждается, могла произвести водород чисто теоретически.

Чтобы сделать это, Джо Роллин (Joe Rollin), докторант кафедры биологических инженерных систем в Технологическом Университете Вирджинии, использовал специально разработанный набор генетических алгоритмов, чтобы помочь оценить каждую часть ферментативного процесса который превращает кукурузные стебли в водород и диоксид углерода. Роллин также доказал способность этого метода задействовать оба сахара, содержащихся в растительном материале - глюкозы и ксилозы - тем самым увеличить скорость реакции, при которой водород может быть получен.

При помощи этого исследования команда совершила прорыв в создании практической модели, поскольку существующие биологические преобразования могут использовать эти два типа сахара только по одному, в то время как новая система использует их одновременно.

В результате, полученная модель процесса, по словам исследователей, демонстрирует тройной прирост в скорости получения водорода, а это означает уменьшение размеров производственных мощностей, задействованных в переработке. Предполагаемый размер перерабатывающего завода, использующего новый процесс, будет сопоставим с размером типичной АЗС, что по утверждениям ученых, позволит сэкономить деньги на капитальные затраты.

"Это означает, что мы продемонстрировали самый важный шаг на пути к водородной экономии - получение доступного экологичного водорода из локальных ресурсов", говорит Персиваль Чжан (Percival Zhang), профессор кафедры биологических инженерных систем университета.

Практическим результатом этого исследования, по словам ученых, будет эффективный однодневный производственный процесс, позволяющий получать водород по доступной цене, с высоким выходом и качеством продукта. Воспользовавшись преимуществом искусственных ферментативных процессов команда добилась увеличения обычного предела скорости получения водорода при помощи микроорганизмов (который также, по крайней мере в 10 раз быстрее, чем в наиболее эффективной системе, производящей водород при помощи солнечного света) и избежала комплексной проблемы регулирования потока сахара, в результате чего производство водорода может быть легко организовано в общенациональном масштабе в виде самодостаточных водородных заправочных станций.

Водород, получаемый таким образом будет настолько чистым, что станет идеальным кандидатом для использования в водородных топливных элементах, таких, как те, которые используются в самых современных водородных транспортных средствах на топливных элементах, например FCV от Toyota.

"Мы считаем, что это захватывающая технология имеет потенциал, который позволит широкое распространение транспортных средств на водородных топливных элементах во всем мире и, возможно, вытеснит ископаемое топливо с дорог", сказал Роллин.

Исследование было проведено частично на средства инициативы Shell Gamechanger и программы Small Business Technology Transfer Национального Научного Фонда. В настоящее время процесс является частью коммерческого предприятия под названием Cell-free Bioinnovations, недавно созданного Роллином и Чжаном.
Результаты этого исследования были недавно опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Facepla.net по материалам: vtnews.vt.edu

• < Гибкий быстрый аккумулятор на основе алюминия может составить конкуренцию литиевым элементам
• Здание из 3-D печатных цементных блоков >

Комментарии: