header_test_23_z.jpg

Paste a VALID AdSense code in Ads Elite Plugin options before activating it.

hydrogenNa drodze do rozpowszechniania wodorowych ogniw paliwowych, jako uniwersalnego źródła wytwarzania energii elektrycznej stoją problemy związane z wytwarzaniem, magazynowaniem oraz dystrybucją wodoru. Dlatego też w wielu miejscach na świecie są obecnie realizowane projekty naukowo-badawcze, których celem jest opracowanie efektywnego i taniego sposobu wytwarzania tego gazu. Oto kilka przykładów tego typu działań.

 

 

Sprawozdanie z rozmowy z prezesem Toyoty na Europę Środkową Jackiem Pawlakiem.
Pierwszy z przedstawionych artykułów porusza rozwiązanie, które powinno nas zainteresować, ponieważ dotyczy naszego „podwórka”. W Polsce obecnie produkuje się ok. miliona ton wodoru rocznie. Wodór można pozyskiwać m.in. z metanu i biomasy. Ale bardzo ciekawym pomysłem i ogromną szansą w tym przypadku dla Polski jest dopiero co opracowana Australijska metoda pozyskiwania wodoru z węgla (gazyfikacja węgla), którego w Polsce mamy bardzo dużo. Milion ton już produkowanego wodoru wystarczyłby do zasilenia 5 mln samochodów w skali roku. Natomiast z tony węgla możliwym jest wyprodukowanie ilości wodoru wystarczającej do przejechania samochodem 18 tys. km. Przy obecnych cenach wodoru, które, póki co, są wysokie przez wzgląd na mały popyt na to paliwo, koszt przejechania 100 km autem z napędem wodorowym jest porównywalny do kosztu przejechania tej samej odległości autem z typowym silnikiem spalinowym. Można więc założyć, że wraz z rozwojem tej technologii i wzrostem popytu na wodór, jego ceny będą maleć. Technologia ta w pierwszej kolejności powinna znaleźć zastosowanie w transporcie publicznym - zwłaszcza, że polscy producenci już produkują pojazdy z napędem wodorowym. Porównanie autobusu elektrycznego na akumulatory do tego z ogniwami paliwowymi wypada znacznie korzystniej na rzecz tego drugiego rozwiązania. Głównie przez wzgląd na czas ładowania akumulatorów, który jest bardzo długi w porównaniu do czasu napełnienia zbiornika wodorem. Do tego, rozwiązanie akumulatorowe nie obniża w znaczący sposób emisyjności, ponieważ energia elektryczna nadal jest produkowana w konwencjonalny sposób, tylko że w oddalonej o pewną odległość elektrowni. Z danych udostępnionych przez Toyota Motor Europe wynika, że następuje stopniowy rozwój infrastruktury wodorowej na całym świecie. Pojawia się coraz to więcej stacji dystrybuujących wodór do pojazdów samochodowych. W kwietniu 2017 roku Tauron oraz Azoty podpisały list intencyjny, w którym mowa o możliwości zbudowania wartej 400-600 mln euro inwestycji umożliwiającej zgazowanie węgla, a uruchomienie tej instalacji planowane jest na 2020-2021 rok. Z opracowań naukowych wynika, że Polski węgiel świetnie nadaje się do procesu zgazowania, a główne zalety tego procesu to jego przyjazność dla środowiska oraz możliwość wielokierunkowego wykorzystania gazu syntezowego: zarówno do produkcji energii elektrycznej, jak i dla sektora chemicznego.


Ciekawe rozwiązanie, które odkryli naukowcy, przeprowadzający badania dla U.S. Army
W jednym z eksperymentów amerykańskiego laboratorium badawczego naukowcy zmieszali z wodą wytworzony przez siebie nano-galwaniczny proszek, którego bazą jest aluminium. W wyniku kontaktu tych dwóch substancji zachodzi reakcja hydrolizy, co prowadzi do rozpadu cząsteczek wody na wodór i tlen, a reakcji tej towarzych uwalnianie bardzo dużej ilość energii. Od dawna wiadomym było, że możliwym jest wyprodukowanie wodoru poprzez dodanie do aluminium odpowiedniego katalizatora, natomiast zawsze wiązało się to z pewnymi ograniczeniami i koniecznością zapewnienia odpowiednich warunków, aby reakcja taka mogła mieć miejsce. W tym wypadku nie ma potrzeby stosowania żadnego katalizatora, a reakcja zachodzi bardzo szybko. Z obliczeń wynika, że z jednego kilograma aluminiowego proszku możliwym jest wygenerowanie 220 kilowatów energii w przeciągu zaledwie trzech minut. Ilość ta podwaja się, jeśli wziąć pod uwagę energię cieplną powstałą przez fakt, że zachodząca reakcja jest reakcją egzotermiczną.


Czemu nie produkować wodoru z wody morskiej na platformach zasilanych energią słoneczną?
To samo pytanie zadali sobie naukowcy z Columbia Engineering. Zaczęli oni opracowywać rozwiązanie produkcji wodoru wykorzystując znany proces elektrolizy wody. Najbardziej powszechną i opłacalną obecnie metodą wytwarzania tego paliwa jest tak zwany proces reformingu parowego. Niestety obok wodoru w wyniku tej reakcji produkowany jest także dwutlenek węgla, główny czynnik powodujący globalne ocieplenie. Elektroliza jest dużo czystszym procesem, natomiast ma swoje ograniczenia. Problematycznym jest fakt konieczności stosowania półprzepuszczalnej membrany elektrolitycznej, której zadaniem jest oddzielenie kationów wodoru od anionów tlenu. Element ten jest bardzo delikatny, w związku z czym koniecznym jest stosowanie wody bez żadnych zanieczyszczeń, które mają bardzo silnie destruktywny wpływ na membranę. Na Columbia Engineering opracowuje się rozwiązanie, które pozwala odseparować cząstki wodoru od tlenu bazując na różnicy wyporności obu tych gazów. W takim przypadku nie ma konieczności stosowania problematycznej membrany, a wodór może być produkowany na przykład z wody morskiej.

Energia elektryczna niezbędna do przeprowadzenia tego procesu dostarczana byłaby przez ogniwa fotowoltaiczne. Całe urządzenie znalazłoby się na odpowiedniej platformie, w pewnym sensie zbliżonej do naftowych platform wydobywczych – z tą różnicą, że generowałoby ono czyste, przyjazne środowisku paliwo.

morska platforma elektrolityczna do produkcji wodoru 

 

Czasem drobna zmiana w strukturze, może być pożyteczna na znacznie większą skalę.
I dowodem potwierdzającym tą tezę jest odkrycie, którego dokonali badacze z U.S. Department of Energy (DOE) Argonne National Laboratory wraz z naukowcami z kilku uniwersytetów ze Stanów Zjednoczonych oraz Korei Południowej. Postanowili oni usprawnić produkcję wodoru metodą katalityczną, poprzez wytworzenie możliwie najskuteczniejszego katalizatora (katalizator przyspiesza proces reakcji chemicznych). Materiał wykorzystany do tego celu powinien polepszać aktywność reakcji chemicznej, jednocześnie zachowując stabilność i odpowiednią przewodność. Naturalnie występujące katalizatory nigdy nie łączą tych trzech cech. Bardziej aktywne materiały są mniej stabilne i odwrotnie. Postanowiono przyjrzeć się pierwiastkowi, jakim jest iryd, który poprawia aktywność reakcji, natomiast przez postępujący proces utleniania tego pierwiastka szybko pogarsza się jego stabilność. Naukowcy postanowili zmienić strukturę tego pierwiastka poprzez połączenie go z osmem, który tak w zasadzie, to nie jest ani aktywny katalitycznie, ani stabilny, ale wnosi do tego połączenia bardzo korzystną cechę. Po połączeniu tych dwóch pierwiastków badacze rozłączyli je, czego wynikiem było otrzymanie przekonfigurowanej struktury irydu w formie trójwymiarowych nanoporów. W takiej formie iryd osiąga znacznie wyższą stabilność katalityczną zachowując swoją aktywność. Wynika to z faktu, że wewnątrz takiego nanoporu znajduje się mała objętość elektrolitu, która w krótkim czasie osiąga stan nasycenia jonami irydu, tak więc atomy powierzchniowe szybko przestają się rozkładać. Analogicznie dużo łatwiej jest osiągnąć stan nasycenia cukrem w szklance wody niż w dziesięciolitrowym baniaku. W wyniku zmiany struktury polepszona została też przewodność katalizatora. Porowaty katalizator kształtuje powłokę słabiej przewodzącego tlenku irydu dookoła wysoce przewodzącego metalowego wnętrza. W ten sposób elektrony mogą z łatwością przemieszczać się przez większą część katalizatora aby dostać się do powierzchni, gdzie dochodzi do ich kontaktu z molekułami wody i następuje proces rozpadu wody na wodór i tlen. Stworzona zostaje swojego rodzaju „droga ekspresowa” dla elektronów, które nie muszą poruszać się bardziej problematycznymi „drogami podmiejskimi”.
To tylko kilka z podanych do informacji publicznej działań naukowców z całego świata, prowadzonych w celu odnalezienia możliwie najbardziej optymalnego sposobu pozyskiwania wodoru. Inwestycja tak dużej ilości środków finansowych pozwala wyciągnąć jeden wniosek – wodór traktowany jest jako paliwo przyszłości.

 

Źródła:
forsal.pl
zmianynaziemi.pl
army.mil
futurism.com
phys.org


Źródła grafik:
https://www.flickr.com/
https://www.youtube.com/

 

Dodaj komentarz


Kod antyspamowy
Odśwież

Loading feeds...

Custom Logo Design

baner mgs nauka oze blog

baner systemy zasilania 2