Альтернативні джерела енергії
Просте рішення зберігання водню з використанням сонячної енергії
Група учених під керівництвом професора Чао Дзюн Лі (Chao-Jun Li) та асоційованого професора Дже Тьян Мі (Ze Tian Mі), університет Монреаля, опублікували статтю в Journal of American Chemical Society), в якій пропонують рішення зберігання, транспортування і вивільнення водню за допомогою наночастинок Платини, як фотокаталізатора, з використанням бензену, як переносника атомів гідрогену.
Використовуючи сонячну енергію, щоб приєднувати і відщеплювати атоми Гідрогену до 6-карбонового бензенового кільця, учені розробили простий і ефективний метод зберігання, транспортування і вивільнення водню, як широко вживаного джерела енергії. Зберігання водню є на сьогодні найбільшим викликом для альтернативних енергетичних технологій. Дослідники стверджують, що нова стратегія пропонує безпечний і дешевий спосіб вирішення проблеми.
За словами учених, водень має високу щільність масової енергії і дуже низьку щільність об'ємної енергії (2 г водню займають об'єм 22.4 л). Висока масова енергія водню є, як мінімум втричі вищою від аналогічної енергії інших (хімічних) видів палива - це те, що робить водень важливим джерелом альтернативної енергії. Проте низькі значення щільності об'ємної енергії ускладнюють зберігання великих кількостей його в обмеженому просторі. Для подолання цієї проблеми водень часто зберігають або при дуже високому тиску, або при наднизьких температурах, проте ці методи мають свої проблеми.
Система зберігання Гідрогену, описана в статті, працює за умов навколишнього середовища і дозволяє зберігати гідроген в поширених, легких і недорогих молекулах вуглеводнів. Атоми Гідрогену сполучаються з бензеном (С6Н6) в процесі гідрогенізації з утворенням циклогексану (С6Н12), який служить носієм водню. В зворотному процесі циклогексан "дегідрогенізується", шість атомів Карбону бензенового кільця звільняються від зайвих атомів Гідрогену і знову доступні для подальшого використання.
Цей метод не новий, але оскільки дегідрогенізація циклогексану відбувається з затратою великої кількості енергії, поточна версія завжди потребує високих температур для вивільнення водню.
Це не практично з огляду на пошук альтернативних (доступних) джерел енергії. Науковці ж продемонстрували можливість використання для цієї реакції сонячної енергії. Цей процес включає в себе використання платинових наночастинок як фотокаталізатора. Після адсорбції фотонів, платинові наночастинки тимчасово передають їхні фотозбуджені електрони молекулам циклогексану для розривання С-Н зв'язків і звільнення атомів Гідрогену без потреби піднімання температури.
Тести показали, що цей фотостимульований процес відбувається швидко (кілька секунд), конвертує 99% циклогексану в бензен. Має квантову ефективність (ефективність сонячної енергії) 6%, що конкурує з наявними сонячними та вітровими технологіями. Щоб запустити процес гідрогенізації, достатньо невеликого легкого джерела сонячної енергії, при чому 97% бензену можна запускати в наступний цикл.
Дослідники кажуть, що ця стратегія більш придатна для стаціонарних пристроїв, оскільки вимагає постійного надходження сонячної енергії, а також реакційного простору. Також відкриття може використовуватися у вітрових генераторах та сонячних батареях для акумулювання отриманої енергії. "Наші майбутні дослідження будуть зосереджені на пошуку дешевших і більш поширених на землі маталів-каталізаторів, як, наприклад, залізо, і збільшення квантової ефективності процесу," - говорить проф. Лі.
(переклад Ю.Куманська)
Оцініть новину: 