Washingtono valstijos universiteto (WSU) tyrėjai rado būdą efektyviau skaidyti vandenį ir išgauti vandenilį – tai svarus žingsnis link praktiškos atsinaujinančios energijos gamybos ir kaupimo.
Straipsnis publikuotas Advanced Energy Materials žurnale.

Švarios energijos kaupimas

Energijos konversiją yra švarios energetikos pagrindas. Kadangi vėjo ir saulės šaltiniai energiją gamina ne nuolatos, su pertrūkiais, kritiškai svarbu turėti galimybę jų sukurtą elektrą kaupti ir saugoti.

Vienas iš perspektyviausių atsinaujinančių energijos šaltinių perteklinės energijos kaupimo būdų – naudoti ją vandens skaidymui į vandenilį ir deguonį; vandeniliu gali būti varomi elektromobiliai, naudojantys kuro elementus.

„Gaminti vandenilį, elektra skaidant vandenį – žaliausias būdas paversti elektrą cheminiu kuru,“ sako Junhua Song, WSU PhD studentas, sintetinęs katalizatorių ir atlikęs didžiumą eksperimentų.

Energija, pernelyg brangios medžiagos

Tačiau pramonėje vandens skaidymas nėra plačiai naudojamas, nes tam reikia itin brangių tauriųjų metalų katalizatorių – paprastai platinos ar rutenio.

Daugeliui vandens skaidymo metodų taip pat reikia pernelyg daug energijos, arba naudojamos medžiagos pernelyg greitai suyra. Tad, pramonėje praktiškai visas kuro elementuose naudojamas vandenilis gaunamas, naudojant iškastinį kurą, kuris ir taip neišvengiama šiltnamio efektą sukuriančių dujų emisijos.

Kurdami savo katalizatorių, WSU tyrėjai pridėjo santykinai nebrangaus vario nanodalelių į kobalto pagrindą. Naujasis katalizatorius laidesnis elektrai, nei įprastai naudojami tauriųjų metalų katalizatoriai. Jis gamino deguonį geriau, nei egzistuojantys komerciniai katalizatoriai, o vandenilį – panašia sparta.

Katalizatorių modeliavimas, atlikti eksperimentai

Savo katalizatoriaus efektyvumo demonstravimui ir derinimui, tyrėjai naudojo tiek teorinį modeliavimą, tiek ir eksperimentus.

„Modeliavimas padėjo tyrėjams atominiu lygmeniu suprasti, kaip vario atomai pagerina katalizatorių, o tai padėjo tiksliai pasirinkti elementus ir jų proporcijas, taip padidinant efektyvumą,“ pabrėžė Beckmanas.

„Tyrėjų komanda pateikė naują ne tauriųjų metalų katalizatorių vandenilio gamybai kūrimo ir tobulinimo perspektyvą,“ sakė Lin. „Šis katalizatorius nuties kelią didelio našumo, elektrolizės procesu paremtos vandenilio gamybos vystymui.“

Tyrėjai ieško savo darbo finansuotojų, kad galėtų savo darbą išplėsti. Jie tikisi patobulinti katalizatoriaus stabilumą ir efektyvumą.

Šis darbas yra dalis WSU Didžiųjų iššūkių (WSU Grand Challenges), tyrimų iniciatyvų nukreiptų į didžiąsias visuomenės problemas. Jis ypač glaudžiai susijęs su tvaraus išteklių naudojimo iššūkiu ir energijos poreikių patenkinimo, tuo pačiu apsaugant aplinką, tema.

Komentarai (3)