
Сибирский водород получили из воды с помощью лазера: новый метод и его перспективы.
Водород — один из самых перспективных источников энергии для низкоуглеродной экономики. Однако его производство требует больших затрат электричества, которое часто получают из ископаемого топлива. Ученые Федерального исследовательского центра угля и углехимии Сибирского отделения РАН (ФИЦ УУХ СО РАН) нашли способ снизить энергопотребление на получение водорода вдвое. Они использовали лазерное облучение для разложения воды с добавлением алюминиевого порошка. Результаты их работы опубликованы в журнале International Journal of Hydrogen Energy.
ФИЦ УУХ СО РАН является членом консорциума Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе Института катализа СО РАН. В рамках этого проекта специалисты центра и их партнеры проводят фундаментальные и прикладные исследования для разработки и внедрения новых методов получения и применения чистого водорода.
Самым экологичным способом получения водорода является электролиз — разложение воды на водород и кислород с помощью электрического тока. Если электричество производится из возобновляемых источников энергии, таких как солнечные батареи или ветряные генераторы, то такой водород называют «зеленым». Однако этот метод имеет существенный недостаток — высокую стоимость. Для производства одного килограмма водорода требуется около 40 кВт·ч электроэнергии. Из-за этого доля «зеленого» водорода не превышает 5% от мирового объема производства.
Химики ФИЦ УУХ СО РАН предложили альтернативный способ получения водорода, который потребляет вдвое меньше энергии. Они использовали суспензию из воды и нанопорошка алюминия, которую облучали лазером.
Лазерное излучение поглощается только частицами алюминия, а вода остается оптически прозрачной. Частицы алюминия покрыты оксидной оболочкой, которая разрушается под действием лазера. Вода контактирует с металлическим ядром и происходит химическая реакция с выделением водорода.
— один из авторов разработки, научный сотрудник ФИЦ угля и углехимии СО РАН Ярослав Крафт.
Побочным продуктом процесса является оксид алюминия, который можно использовать для производства адсорбентов и керамических материалов, а также в качестве носителя катализаторов. Это уменьшает экологическую нагрузку и повышает экономическую эффективность технологии.
Сибирские ученые планируют заменить наночастицы на отходы металлообработки в ближайшем будущем. Они также отмечают, что в их регионе работает большое количество металлообрабатывающих предприятий, поэтому трудностей с получением вторичного сырья у них не возникнет.
Однако для реализации этой идеи необходимо провести дополнительные эксперименты по определению оптимальных параметров лазерного разложения воды с использованием отходов металлообработки. В частности, нужно учитывать размер, форму и состав частиц алюминия, а также их взаимодействие с лазерным излучением и водой. Также нужно обеспечить однородность и стабильность суспензии из воды и алюминия, чтобы избежать осаждения частиц на дне реактора.
ФИЦ УУХ СО РАН является членом консорциума Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе Института катализа СО РАН. В рамках этого проекта специалисты центра и их партнеры проводят фундаментальные и прикладные исследования для разработки и внедрения новых методов получения и применения чистого водорода.
Самым экологичным способом получения водорода является электролиз — разложение воды на водород и кислород с помощью электрического тока. Если электричество производится из возобновляемых источников энергии, таких как солнечные батареи или ветряные генераторы, то такой водород называют «зеленым». Однако этот метод имеет существенный недостаток — высокую стоимость. Для производства одного килограмма водорода требуется около 40 кВт·ч электроэнергии. Из-за этого доля «зеленого» водорода не превышает 5% от мирового объема производства.
Химики ФИЦ УУХ СО РАН предложили альтернативный способ получения водорода, который потребляет вдвое меньше энергии. Они использовали суспензию из воды и нанопорошка алюминия, которую облучали лазером.
Лазерное излучение поглощается только частицами алюминия, а вода остается оптически прозрачной. Частицы алюминия покрыты оксидной оболочкой, которая разрушается под действием лазера. Вода контактирует с металлическим ядром и происходит химическая реакция с выделением водорода.
Наш лазер исследовательского класса и характеристики его излучения даже избыточны для промышленного получения водорода данным методом. Предлагаемую технологию можно масштабировать, используя доступные коммерческие полупроводниковые лазеры. Наши расчеты показывают, что производительность модуля с использованием одного источника лазерного излучения составит 2.5–3 м3 водорода в час. Если их объединить в кластер, то можно достичь показателей промышленного электролизера, только система получится более компактной и дешевой
— один из авторов разработки, научный сотрудник ФИЦ угля и углехимии СО РАН Ярослав Крафт.
Побочным продуктом процесса является оксид алюминия, который можно использовать для производства адсорбентов и керамических материалов, а также в качестве носителя катализаторов. Это уменьшает экологическую нагрузку и повышает экономическую эффективность технологии.
Сибирские ученые планируют заменить наночастицы на отходы металлообработки в ближайшем будущем. Они также отмечают, что в их регионе работает большое количество металлообрабатывающих предприятий, поэтому трудностей с получением вторичного сырья у них не возникнет.
Однако для реализации этой идеи необходимо провести дополнительные эксперименты по определению оптимальных параметров лазерного разложения воды с использованием отходов металлообработки. В частности, нужно учитывать размер, форму и состав частиц алюминия, а также их взаимодействие с лазерным излучением и водой. Также нужно обеспечить однородность и стабильность суспензии из воды и алюминия, чтобы избежать осаждения частиц на дне реактора.
- Евгения Бусина
- atomic-energy.ru
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Выяснилось, что суша вокруг Аральского моря... стремительно поднимается
И ученые сумели разгадать эту удивительную загадку природы....

В каменных гробницах древней Ирландии похоронены вовсе не те, о ком думали ученые
Генетический анализ переписывает историю неолита....

Тайна последнего Папы: сбудется ли пророчество XII века?
Три Петра, один престол: что об этом говорят историки и сам Ватикан?...

Что 220 дней в космосе сделали с 70-летним мужчиной?
Старейший астронавт NASA возвратился на Землю....

Застукали: антарктического гигантского кальмара впервые запечатлели в естественной среде
Прошёл век после открытия вида....

Невероятная история единственного человека, которому удалось проникнуть в Зону 51
Джерри Фримен не только выбрался оттуда, но и рассказал, что увидел....

«Двух монстров» засняли на камеру в знаменитом шотландском озере
Ученые не верят, но кого тогда видел очевидец?...

Американские военные приступили к строительству орбитального авианосца
Пентагон говорит, что это исключительно ради мира. Но эксперты прогнозируют военную эскалацию в космосе....

Оказывается, римляне периодически врали о своих победах в исторических хрониках
Недавно археологи обнаружили в Судане очередное яркое тому подтверждение....

Бетон в туннелях для автотранспорта гниёт удивительно быстро
Казалось бы прочный материал гложут микробы....

Китай испытал новейшую водородную, но не ядерную бомбу
Кто-то говорит, что это инновация, а кто-то, что такое уже было в СССР....

Ученые заставили человеческий глаз видеть совершенно новый цвет
Он называется оло, и его практически не описать словами....

Шимпанзе устраивают пьяные вечеринки
Похоже, у человека и близких видов это в крови....

Вороны еще раз подтвердили свою гениальность
Исследование показало, что эти птицы отлично распознают… геометрические фигуры....

Ученые доказали: вода на Земле не из космоса, а своя собственная
Она зародилась «автоматически». И это в корне меняет теорию жизни во Вселенной....

Нюхали чужие футболки: женщины полагаются на запах при выборе друзей
Наука требует странных опытов....