Солнце, воздух и вода…
и отходы же сюда.
Топливо на основе водорода считается одним из самых перспективных для реализации идеи чистой энергетики. Однако процесс производства чистого H2 настолько энергоёмкий, что во многом нивелирует его «зелёную» роль, так как для обеспечения необходимой эффективности требуется ископаемое топливо.
Многопрофильная команда, включающая учёных из различных университетов и компаний, разработала новый процесс экологически чистого получения водорода. Предлагаемый ими метод использует возобновляемые источники энергии и побочные продукты из других отраслей. Они уверены, что такой подход может свести выбросы парниковых газов к нулю. Этот метод, работающий на солнечной энергии и отходах сельского хозяйства, в 6 раз снижает энергозатраты.
Ключевое место в своей работе исследователи отводят богатому углеродом веществу, известному как биоуголь. Именно за его счёт происходит столь колоссальное снижение требований к объёму энергоресурсов для преобразования H2O в H2.
«…Вы можете производить водород, используя биомассу с напряжением в доли вольта, ‒ говорит адъюнкт-профессор кафедры химической инженерии UIC, Минеш Сингх. ‒ Это преобразующая технология».
Команда модифицировала уже известный подход, добавлением в реакцию биомассы обычных отходов ‒ сельского хозяйства, животноводства, сточных вод. Чтобы обогатить её углеродом, все эти составные смешиваются с серной кислотой, вследствие чего образуется биоуголь ‒ богатое углеродом вещество, напоминающие своей консистенцией суспензию.
В ходе экспериментов команда протестировала различное сырьё для своего решения. Оказалось, что, при добавлении в камеру электролиза, разные виды биосмеси снижают требуемую для реакции мощность. Однако самый эффективный биоуголь для преобразования воды в водород получился из коровьего навоза. Он позволил снизить потребление электроэнергии в шесть раз ‒ примерно до 0,2 В.
Такой показатель выглядит вполне достаточным, чтобы реакция могла быть запитана с помощью всего одного стандартного кремниевого солнечного элемента, который вырабатывает примерно 15 миллиампер тока при напряжении в полвольта (обычная «пальчиковая» батарейка вырабатывает больше). Это было тут же проверено.
«Это очень эффективно, при этом биоуголь и солнечная энергия преобразуются в водород почти на 35%», ‒ рассказывает соавтор работы Рохит Чаухан, научный сотрудник лаборатории Сингха.
«Этот дешёвый способ получения водорода может позволить фермерам самостоятельно удовлетворять свои энергетические потребности или создать новые источники дохода», ‒ воодушевлён недавний выпускник UIC, участник разработки, Нишитан Кани.
Данное исследование проведено при поддержке компаниии Orochem Technologies Inc., которая теперь подала заявку на получение патентов на процессы получения биоугля и водорода. В рамках дальнейшего сотрудничества планируется расширить изучение и тестирование разработанной методики на больших масштабах с целью доработки и универсализации технологии.
По материалам АРМК.