بهبود تقسیم آب، تبدیل انرژی های تجدیدپذیر را پیشرفت می دهد: سبزترین راه برای تبدیل برق به سوخت شیمیایی

بهبود تقسیم آب، تبدیل انرژی های تجدیدپذیر را پیشرفت می دهد: سبزترین راه برای تبدیل برق به سوخت شیمیایی
بهبود تقسیم آب، تبدیل انرژی های تجدیدپذیر را پیشرفت می دهد: سبزترین راه برای تبدیل برق به سوخت شیمیایی
Anonim

محققان دانشگاه ایالتی واشنگتن راهی برای تولید موثرتر هیدروژن از آب پیدا کرده اند - یک کلید مهم در تولید و ذخیره انرژی تجدید پذیر.

محققان به رهبری پروفسورهای یوهه لین و اسکات بکمن در دانشکده مهندسی مکانیک و مواد، کاتالیزوری را از مواد ارزان قیمت ساخته اند. عملکرد آن به همان اندازه یا بهتر از کاتالیزورهای ساخته شده از فلزات گرانبها است که برای این فرآیند استفاده می شود.

کار در مجله Advanced Energy Materials منتشر شده است.

ذخیره انرژی پاک

تبدیل انرژی کلید اقتصاد انرژی پاک است. از آنجایی که منابع خورشیدی و بادی تنها به صورت متناوب برق تولید می کنند، نیاز اساسی به راه هایی برای ذخیره و صرفه جویی در برق ایجاد شده وجود دارد.

یکی از امیدوارکننده‌ترین ایده‌ها برای ذخیره انرژی‌های تجدیدپذیر، استفاده از برق اضافی تولید شده از انرژی‌های تجدیدپذیر برای تقسیم آب به اکسیژن و هیدروژن است. سپس هیدروژن می تواند به وسایل نقلیه سلول سوختی وارد شود.

Junhua Song، دکترای WSU، گفت: "تولید هیدروژن از طریق الکترولیز آب سبزترین راه برای تبدیل الکتریسیته به سوخت شیمیایی است." دانش آموزی که کاتالیزور را سنتز کرد و بیشتر کارهای آزمایشی را انجام داد.

انرژی، مواد بسیار گران قیمت

صنایع به طور گسترده از فرآیند تقسیم آب استفاده نکرده اند، با این حال، به دلیل هزینه گزاف کاتالیزورهای فلزات گرانبها که مورد نیاز است - معمولاً پلاتین یا روتنیم.

بسیاری از روش‌های شکافتن آب نیز به انرژی بیش از حد نیاز دارند یا مواد مورد نیاز خیلی سریع تجزیه می‌شوند. در عوض، صنایع معمولاً از فرآیندی مبتنی بر سوخت فسیلی برای تولید هیدروژن برای سلول‌های سوختی استفاده می‌کنند که باعث انتشار گازهای گلخانه‌ای مضر می‌شود.

برای کاتالیزور خود، تیم تحقیقاتی WSU نانوذرات مس نسبتاً ارزان قیمت را به یک چارچوب مبتنی بر کبالت اضافه کرد. کاتالیزور جدید قادر بود الکتریسیته را بهتر از کاتالیزورهای متداول فلزات گرانبها هدایت کند. این اکسیژن بهتر از کاتالیزورهای تجاری موجود تولید می کرد و هیدروژن را با سرعتی مشابه تولید می کرد.

مدلسازی کاتالیزور، آزمایش استفاده شده

محققان از مدل‌سازی نظری و ارزیابی‌های تجربی برای نشان دادن و تنظیم دقیق اثربخشی کاتالیزور خود استفاده کردند.

بکمن گفت: «مدل‌سازی به محققان کمک کرد تا در سطح اتمی درک کنند که چگونه اتم‌های مس کاتالیزور را بهبود می‌بخشند، که به انتخاب دقیق و تنظیم عناصر برای افزایش عملکرد کمک کرد.»

لین گفت: "تیم تحقیقاتی دیدگاه جدیدی در طراحی و بهبود کاتالیزورهای مبتنی بر فلزات غیر گرانبها برای تولید هیدروژن ارائه کرده است." "این کاتالیزور راه را برای توسعه کاربردهای تولید هیدروژن مبتنی بر الکترولیز با کارایی بالا هموار خواهد کرد."

محققان به دنبال منابع مالی خارجی برای افزایش مقیاس کار خود هستند. آنها امیدوارند که ثبات و کارایی کاتالیزور را بهبود بخشند.

کار مطابق با چالش های بزرگ WSU است، مجموعه ای از ابتکارات تحقیقاتی با هدف مسائل اجتماعی بزرگ. این امر به ویژه با چالش منابع پایدار و موضوع آن در تامین نیازهای انرژی در حین حفاظت از محیط زیست مرتبط است.

موضوع محبوب