Inżynierowie opracowują nową metodę produkcji wodoru z energii słonecznej i odpadów rolniczych, która pozwala zmniejszyć zużycie energii o 600%.

Zespół inżynierów z Uniwersytetu Illinois w Chicago opracował nowy sposób wytwarzania zielonego wodoru z wody przy użyciu wyłącznie energii słonecznej i odpadów rolniczych, takich jak obornik czy skórki. Metoda ta zmniejsza energię potrzebną do ekstrakcji wodoru z wody o 600%, otwierając nowe możliwości produkcji zrównoważonych, przyjaznych dla klimatu chemikaliów.

Innowacyjny sposób na produkcję wodoru z energii słonecznej i odpadów rolniczych

Paliwo na bazie wodoru jest jednym z najbardziej obiecujących źródeł czystej energii. Jednakże produkcja czystego wodoru jest procesem energochłonnym, zwykle wykorzystującym węgiel, gaz ziemny i duże ilości energii elektrycznej. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Cell Reports Physical Science wieloinstytucjonalny zespół kierowany przez inżyniera UIC Meenesha Singha przedstawia nowy proces produkcji zielonego wodoru.

Wykorzystanie biowęgla w celu zmniejszenia zapotrzebowania na energię elektryczną

W tej metodzie wykorzystuje się materiał bogaty w węgiel zwany biowęglem, aby zmniejszyć ilość energii elektrycznej potrzebnej do przekształcenia wody w wodór. Dzięki wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna czy wiatrowa, oraz wychwytywaniu produktów ubocznych do innych celów, proces ten może zredukować emisję gazów cieplarnianych do zera netto.

„Jesteśmy pierwszą grupą, która wykazała, że ​​wodór można wyprodukować przy użyciu biomasy przy ułamku woltapowiedział Singh, profesor nadzwyczajny na Wydziale Inżynierii Chemicznej.To jest technologia transformacyjna„.

Elektroliza i wykorzystanie biomasy

Elektroliza, proces rozkładu wody na wodór i tlen, wymaga prądu elektrycznego. Na poziomie przemysłowym do wytworzenia tej energii elektrycznej zwykle potrzebne są paliwa kopalne. Niedawno naukowcy ograniczyli wysiłek potrzebny do rozszczepienia wody, wprowadzając do reakcji źródło węgla. Jednak w procesie tym wykorzystuje się również węgiel lub drogie chemikalia, a produktem ubocznym jest dwutlenek węgla.

Singh i jego współpracownicy zmodyfikowali ten proces, aby wykorzystać biomasę ze zwykłych odpadów. Mieszając kwas siarkowy z pozostałościami rolniczymi, odchodami zwierzęcymi lub ściekami, powstają bogate w węgiel, podobne do gliny substancje zwane biowęglem. Zespół eksperymentował z różnymi rodzajami biowęgla wytwarzanego z łusek trzciny cukrowej, odpadów konopnych, odpadów papierowych i krowiego łajna. Po dodaniu do komory elektrolizy wszystkie rodzaje biowęgla zmniejszają energię potrzebną do przekształcenia wody w wodór. Najlepiej sprawdzało się krowie łajno, które sześciokrotnie zmniejszyło zapotrzebowanie na energię elektryczną, do około pięciu woltów.

Wydajność i korzyści dla środowiska

Zapotrzebowanie na moc było tak niskie, że badacze byli w stanie zasilić reakcję za pomocą pojedynczego standardowego krzemowego ogniwa słonecznego wytwarzającego około 15 miliamperów prądu przy 0,5 wolta. To mniej niż ilość energii wytwarzanej przez pojedynczą baterię AA.

Jest bardzo wydajny, przetwarza energię biowęgla i słońca na wodór w około 35%. To rekordy świata. To najwyższy poziom, jaki ktokolwiek kiedykolwiek pokazał.

Rohit Chauhan, współautor i stażysta podoktorski w laboratorium Singha.

Aby proces był zerowy netto, musi wychwycić dwutlenek węgla wytwarzany w reakcji. Może to jednak przynieść również korzyści środowiskowe i ekonomiczne, takie jak produkcja czystego dwutlenku węgla w celu przekształcenia go w napoje gazowane lub przekształcenie go w etylen i inne chemikalia stosowane do produkcji tworzyw sztucznych, powiedział Singh.

To nie tylko dywersyfikuje wykorzystanie bioodpadów, ale także pozwala na czystą produkcję różnych chemikaliów oprócz wodoru. Ta ekonomiczna metoda produkcji wodoru mogłaby pozwolić rolnikom na samowystarczalność w zakresie swoich potrzeb energetycznych lub stworzyć nowe źródła dochodów.

Nishithan Kani, absolwent UIC i współautor tego artykułu.

Firma Orochem Technologies Inc., która była sponsorem badań, złożyła wniosek o patent na swoje procesy produkcji biowęgla i wodoru, a zespół UIC planuje przetestowanie tych metod na dużą skalę.

Ta innowacyjna metoda produkcji wodoru z energii słonecznej i odpadów rolniczych stanowi ważny krok w kierunku zrównoważonego rozwoju i redukcji emisji gazów cieplarnianych. Łącząc technologię z odnawialnymi źródłami energii i powszechnymi odpadami, otwiera drzwi do bardziej ekologicznej i samowystarczalnej gospodarki.

przez uic.edu