Vandenilis gali būti neribotos energijos paslaptis – ir mokslininkai ką tik atrado naują būdą ją atrakinti ()
Šis atradimas buvo ruošiamas 400 metų.
© Alyse Markel using Getty Images
|
Visi šio ciklo įrašai |
|
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
- Mokslininkai bandė rasti efektyvesnį būdą vandenilio išgavimui iš vandens. Vandenilio saugojimas gali aprūpinti energija elektros tinklus.
- Dabar mokslininkai atkreipė dėmesį į nuotekas kaip perspektyvų vandenilio šaltinį. Jie atrado būdą, kaip išgauti vandenilį švariau nei anksčiau.
- Šis naujas metodas galėtų sumažinti vandenilio išgavimo energijos sąnaudas, tuo pačiu tapdamas nauju nuotekų panaudojimo būdu, leidžiant išpopuliarėti šiai ekologiškai alternatyvai.
Vandenilio, kaip ekologiško energijos šaltinio, populiarėjimas prasidėjo prieš daugiau nei pusę tūkstantmečio. 1520 m. šveicarų gydytojas ir alchemikas Philippus Aureolus Paracelsus pirmą kartą surinko tuomet dar nežinomas dujas po to, kai ištirpino metalus sieros rūgštimi. XIX a. viduryje velsietis fizikas seras Williamas Grove'as sukūrė pirmąją vandenilio bateriją, arba, kaip jis ją vadino, „dujų voltiinę bateriją“.
Šiais laikais mokslininkai intensyviai siekia vandeniliu papildyti sparčiai augančias ekologiškas technologijas, tokias kaip vėjo ir saulės energija. Nors vandeniliu varomų automobilių privalumai yra akivaizdūs (atsisveikinkite su įkrovimo laiku), ekologiškas vandenilis galėtų padėti išvalyti pramonės šakas, kurios sunaudoja per daug energijos, kad galėtų pasikliauti vien baterijomis, įskaitant krovinius gabenančius laivus ir orlaivius, kur baterijų svoris taptų ribojančiu veiksniu.
|
Tačiau net turėdami penkis šimtmečius žinių apie vandenilį – periodinės elementų lentelės lyderį – patikimai ir pigiai gaminti ekologiško vandenilio vis dar nemokame.
Vandenilis būna įvairių „spalvų“, o ekologiškas vandenilis yra tik viena iš jų. Žinoma, pats vandenilis iš tikrųjų neturi skirtingos spalvos. Spalva tiesiog žymi konkretaus vandenilio pagaminimo tipą. Pavyzdžiui, pilkas vandenilis gaminamas naudojant metaną arba anglį, o mėlynas vandenilis – gamtines dujas. Žaliasis vandenilis, kaip rodo jo pavadinimas, gaminamas naudojant atsinaujinančius išteklius, todėl ekologiškiausias. Tačiau jo gamyba yra brangiausia – pagal kai kuriuos skaičiavimus jis kainuoja dešimt kartų daugiau nei pilkas vandenilis.
Vandenilio gamybos ekologiškumo didinimas yra tik pusė darbo. Elektrolizės procesas, kurio metu atskiriami atomai ir gaminamas vandenilis, paprastai reikalauja labai gryno vandens, o tai reiškia, kad net jei vandenilis yra „žalias“, jo gamyba vis tiek naudoja brangius gėlo vandens išteklius. Ankstesni tyrimai parodė daug žadančius rezultatus naudojant sūrų vandenį elektrolizei, tačiau naujame Prinstono mokslininkų tyrime analizuojamas precedento neturintis vandenilio kuro pramonės tiekimo šaltinis – nuotekos.
„Vandenilio infrastruktūra paprastai konkuruoja su vietiniu gėlo vandens naudojimu“, – teigia tyrimo vyresnysis autorius Zhiyong Jason Ren iš Prinstono. sakė spaudos pranešime. „Bet kiekvienas miestas turi nuotekų valymo įrenginius, o tai yra labai plačiai pasiskirstęs vandens šaltinis vandenilio ekonomikai.“
Iš pradžių ši idėja atrodo nelogiška. Kaip realiai apdorotos nuotekos galėtų pakeisti labai gryną vandenį? Kad nuotekos taptų tinkamos, Ren ir jo komanda pasikliauja tuo pačiu ingredientu, kurį Paracelsus panaudojo atrasti vandenilį maždaug prieš 500 metų: sieros rūgštimi.
Paprastai, kai apdorotas vanduo teka per protonų mainų membraną – ploną plėvelę, kuri praleidžia tik teigiamus vandenilio jonus – ant membranos susikaupia kalcis ir magnis. Susikaupusios medžiagos sudaro tvirtą sieną, kuri greitai ir žymiai pablogina veikimą. Ren ir jo komanda atrado, kad vandens parūgštinimas pirmiausia sukuria „turtingą protonų šaltinį, kuris pranoksta kitus jonus, išlaiko jonų laidumą, palaiko elektros srovę ir leidžia nuolat gaminti vandenilį“, kaip teigiama Prinstono spaudos pranešime.
Šis paprastas elektrolizės proceso papildymas turėjo keletą teigiamų šalutinių poveikių. Pirmiausia, ši technika padidino elektrolizatoriaus stabilumą nuo aštuonių valandų iki įspūdingų 300 valandų. Antra, Ren ir jo komanda nustatė, kad tai taip pat sumažino gamybos sąnaudas beveik 47 procentais ir sumažino energijos intensyvumą 62 procentais – tai būtini pokyčiai, kad vandenilis turėtų nors kokių vilčių tapti pagrindiniu žaliosios energijos revoliucijos dalyviu. O kaip perteklinė rūgštis? Nesijaudinkite. „Ši rūgštis yra recirkuliuojama, todėl ji niekada neišsiskiria iš sistemos“, – sako Ren.
Su D.I. duomenų centrais, ilgalaikėmis sausromis ir viskuo kitu, kas susiję su planetos švaraus vandens ištekliais, alternatyvių žaliosios vandenilio šaltinių paieška yra egzistencinis uždavinys – tiek pramonei, tiek žmonijai. Tačiau mokslininkams dirbant prie būdų, kaip panaudoti jūros vandenį ir valytą vandenį, patikimas ir konkurencingas žaliasis vandenilis vieną dieną gali tapti 500 metų mokslinio tyrimo vainikuojančiu pasiekimu.
Darren Orf
www.popularmechanics.com
.png)
.jpg)
