Химики ФИЦ угля и
углехимии Сибирского отделения РАН (Кемерово) создали способ получения
водорода, который эффективнее электролиза – классического способа синтеза
«зеленого» водорода. Для получения водорода ученые окисляли частицы алюминия в
воде под воздействием лазерного излучения. Расчеты показали, что эта технология
затрачивает вдвое меньше энергии.
На фото слева:
кварцевый реактор, облучаемый излучением лазера длиной волны 532 нм. Справа:
лазер исследовательского класса. Автор: Ярослав Крафт / ФИЦ угля и углехимии СО
РАН.
Чистый, или
«зеленый», водород обычно получают методом электролиза: разложением воды на
водород и кислород с помощью электрического тока, который используют от
возобновляемых источников энергии. Главный недостаток такого метода – высокая
стоимость, говорят авторы эксперимента. Удельные затраты электроэнергии на
производство 1 кг водорода достигают 40 кВт в час, а цена – до $9 за 1 кг. Во
многом из-за этого доля «зеленого» водорода на текущий момент не превышает 5 %
мирового объема производства. Между тем водород – один из наиболее
перспективных кандидатов для энергетики будущего. Автомобили на водороде в
некоторых странах используются уже сегодня, на очереди – корабли, самолеты и не
только.
Сибирским ученым
удалось получить чистый водород с помощью разложения воды, а в качестве сырья
они использовали суспензию из воды и нанопорошка алюминия, которую облучали
лазером.
«Преимущество
технологии в том, что лазерное излучение поглощается только частицами алюминия,
а вода оптически прозрачна. Частицы алюминия покрыты оксидной оболочкой –
облучение разрушает ее, вода контактирует с металлическим ядром, и происходит
химическая реакция с выделением водорода. Благодаря простоте процесса,
выбранным компонентам и инструментам мы можем сократить затраты электроэнергии
до 15–17 кВт в час на 1 кг водорода», – рассказал пресс-службе Центра НТИ
«Водород как основа низкоуглеродной экономики» один из авторов разработки,
научный сотрудник ФИЦ угля и углехимии СО РАН Ярослав Крафт.
В разговоре с
корреспондентом «Научной России» ученый также сообщил, что в ближайшем будущем
химики планируют заменить наночастицы на отходы металлообработки – алюминиевые
опилки и стружки. Переработка вторичного сырья, по словам авторов исследования,
ускорит внедрение технологии.
«В нашем регионе
работает большое количество металлообрабатывающих предприятий, поэтому я думаю,
что трудностей с получением вторичного сырья у нас не возникнет», –
прокомментировал Ярослав Крафт.
При этом побочным
продуктом процесса станет оксид алюминия, который можно использовать для
производства адсорбентов, керамических материалов и в качестве носителя
катализаторов. Химик также подчеркнул, что для масштабирования новой технологии
не потребуется таких больших затрат, какие требует классический электролиз,
если говорить о промышленном производстве водорода.
«Для промышленного
производства зеленого водорода, это десятки тысяч тонн в год, требуется наличие
дешевой и чистой электроэнергии рядом: то есть по соседству с таким заводом
должна находиться либо ГЭС, либо АЭС. Не все могут себе это позволить. Если же
говорить о нашей технологии, то сам процесс довольно прост и эффективен:
суспензия самостоятельно перемешивается в турбулентном режиме, достаточно
комнатной температуры и атмосферного давления для протекания процесса,
отсутствуют дополнительные химические соединения. Кроме того, лазер, который мы
используем для получения водорода, по своему размеру компактнее электролизера»,
– рассказал «Научной России» Ярослав Крафт.
ФИЦ угля и углехимии
Сибирского отделения РАН входит в консорциум Центра компетенций Национальной
технологической инициативы «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на
базе Института катализа Сибирского отделения РАН. Специалисты центра и их
партнеры проводят фундаментальные и прикладные исследования для внедрения
методов получения и применения чистого водорода. Центр также занимается широким
спектром исследований в области угольной промышленности – от оптимизации
процессов разработки угольных месторождений до фундаментальных основ глубокой
переработки сырья, в том числе создания новых углеродных материалов, композитов
и сорбентов.
Новость подготовлена
по материалам пресс-службы Центра НТИ «Водород как основа низкоуглеродной
экономики».
Источник: «Научная Россия».