Учените от ITMO направиха значителен пробив в областта на производството на „зелен“ водород, разработвайки иновативен тип реактори за електролиза на водата. Този пробив обещава да направи производството на водород много по -бързо и по -икономично, което е от огромно значение за енергията и различните индустрии.
Същността на развитието е използването на наночастици на желязо-кобалто и магнитно поле за значително ускоряване на процеса на разделяне на водата на водород и кислород.
Традиционният метод на електролиза на водата, макар и екологичен (той произвежда само водород и кислород, без емисии на парникови газове), е доста енергичен и следователно пътища. Производството на един килограм водород изисква значително количество електричество.
Учените от ITMO успяха значително да намалят тези разходи. Развитието им може да намали потреблението на енергия с 15%, намалявайки консумацията на електроенергия от 57,3 кВтч до 48,8 кВтч на килограм водород. Това се постига не чрез революционна промяна в самия процес на електролиза, а чрез подобряване на неговата ефективност.
Основният принцип на електролизата остава непроменен. В алкална среда, под въздействието на електрическия ток, водните молекули се разпадат съответно на водород и кислород върху катода и анода. Но в развития реактор ключовата роля се играе от наночастиците железа-кобалт, приложена към електродите и магнитното поле, което засяга целия процес.
Тези наночастици, поради техните уникални магнитни свойства, действат върху електронното състояние на междинните реакционни продукти, ускорявайки взаимодействието им и намалявайки енергийната бариера за реакцията.
Можем да кажем, че наночастиците действат като високоефективни катализатори, „изтласквайки“ реакцията към по -бързо и по -ефективно завършване на енергия. Това е аналог за това как ензимите ускоряват биохимичните реакции в живите организми.
Аспирант на химическия и биологичния клъстер и младши изследовател в Усъвършенстваното инженерно училище Itmo Ilya Shabalkin обяснява, че при обикновените електролизатори тези ускоряващи ефекти присъстват, но са много по -слаби.
В новото разработка, благодарение на точния избор на материали и използването на магнитно поле, беше възможно многократно да се укрепят тези ефекти. Ускорението на реакцията от шест пъти е впечатляващ резултат, което показва значителен потенциал на тази технология.
Важно е да се отбележи, че изследователите не само разработиха коренно нов метод, но и създадоха работещ полуиндустриален прототип на реактора. Това не е само теоретичен модел, а функционираща инсталация, събрана в лабораторията.
Самите учени синтезираха необходимите наночастици и дори използваха 3D-Spell, за да създадат полимерни части от случая на реактора, оптимизирайки дизайна му, за да постигне максимална ефективност. Сега този прототип е готов за тестване в условия на реално производство, което е най -важният етап от пътя към комерсиализацията на технологиите.
Зелен водород – Това е водород, получен по екологичен начин, в случая чрез електролиза на водата. За разлика от традиционните методи за производство на водород, например, преобразуване на метан пара, което води до образуването на значително количество въглероден диоксид, електролизата не произвежда вредни емисии. Това прави Зеления водород привлекателен източник на енергия, който може да намали следата от въглерод от различни индустрии.
Водород – Това е универсално химическо вещество, използвано в различни области: от химическата промишленост и рафинирането на масло до металургия и производството на храни. Необходимо е за синтеза на амоняк, метанол, различни метали, както и твърди мазнини, използвани в хранителната индустрия.
Но в допълнение, водородът се счита за обещаващ енергиен носител на бъдещето, способен да замени изкопаемите горива и да намали зависимостта от тях.
Развитието на учените ITMO обещава да направи зеления водород по -достъпен и конкурентен. Намаляването на разходите за неговото производство може да стимулира широкото прилагане на водородните технологии в различни индустрии, допринасяйки за прехода към по -чиста и по -стабилна енергия.
Успешните тестове на полуиндустриален прототип отварят пътя към създаването на по -големи и ефективни нагласи, което ни доближава до реалността на водородна икономика. Това е значителна стъпка напред в борбата срещу изменението на климата и създаването на стабилно бъдеще.
