Hidrogen, stocare și producție: evoluție și tehnologii H2

[Remundo]

Trebuie remarcat faptul că HCOOH (-) CO2 + H2 nu este o idee nouă pentru stocarea H2 într-o formă derivată care este mai ușor de manipulat.

Dificultatea constă în catalizatorul capabil să orienteze reacția într-o direcție sau alta.

EPFL ar folosi o formă de ruteniu, este foarte tehnic și recunosc marile mele neajunsuri ...

Pe de altă parte, aspectul „absorbția CO2” nu este chiar cinstit, deoarece CO2 este eliberat în timpul regenerării H2. Un astfel de proces nu poate fi considerat ca un bazin de carbon eficient.

[Obamot]

Sunt eu sau titlul firului spune că catalizatorul este fier? Sau vorbim despre altceva?

Cercetările progresează rapid pentru a crea metanol din Co2, și acolo, catalizatorul este ruteniul:

http://www.futura-sciences.com/magazine ... que-55027/

Întotdeauna din metale nobile, dar poate într-o zi pur și simplu cu fier (așa cum a făcut EPFL în titlul acestui fir).

Și eficiența de 50% nu mai este de 60% de 18% ca și în cazul panourilor fotovoltaice.

[Obamot]

H²: după depozitare, EPFL abordează colecția sa!

Producem hidrogen cu aerul ambiental!

1016x572.jpg (123.74 KiB) Vizualizat de 2240 ori

Chimiștii EPFL au inventat o foaie solară artificială, bazată pe un nou electrod transparent și poros. Poate recolta apa atmosferică și o poate transforma în hidrogen. Această tehnologie de semiconductor este ușor de fabricat și de implementat la scară largă.

Eficiență teoretică maximă de 12%: un început bun?

De zeci de ani, oamenii de știință au visat la un dispozitiv alimentat în întregime de energie solară pentru a colecta apa din atmosferă și a o transforma în hidrogen. La EPFL, inginerul și chimistul Kevin Sivula a făcut un pas important spre realizarea acestui concept. Cu echipa sa, a dezvoltat un sistem pe cât de simplu, pe atât de ingenios. Combină tehnologiile semiconductoare și electrozi inovatori care prezintă două caracteristici cheie: porozitatea, pentru a maximiza contactul cu apa atmosferică, și transparența, pentru a optimiza expunerea la lumina solară a stratului semiconductor. Sub lumină naturală, dispozitivul extrage apa din aerul din jur și produce hidrogen. Rezultatele sunt publicate în Advanced Materials. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10. ... .202208740

Unde rezidă inovația? În electrozi de difuzie gazoasă, transparenți, poroși și conductivi. Ele permit astfel acestei tehnologii solare să transforme apa – prezentă în aer în stare gazoasă – în hidrogen.

„Pentru o societate durabilă, trebuie să găsim noi modalități de stocare a energiei regenerabile într-o formă chimică care poate fi folosită ca combustibil sau ca materie primă pentru industrie”, spune autorul principal Kevin Sivula, de la Laboratorul de Inginerie Moleculară a Nanomaterialelor Optoelectronice al EPFL. . Lumina zilei este cea mai abundentă formă de energie regenerabilă și ne străduim să dezvoltăm modalități viabile din punct de vedere economic de a produce combustibili solari.”

Inspirat de frunzele plantelor
În munca lor pentru combustibilii regenerabili nefosili, inginerii EPFL, în colaborare cu Toyota Motor Europe, s-au inspirat de capacitatea plantelor de a transforma lumina zilei în energie chimică prin valorificarea dioxidului de carbon prezent în atmosferă. Practic, plantele recoltează CO2 și apa din mediul lor și apoi, prin impulsul de energie al luminii solare, transformă aceste molecule în zaharuri și amidon. Un proces cunoscut sub numele de fotosinteză.

Creați de Kevin Sivula și echipa sa, electrozii de difuzie a gazului transparent pot fi acoperiți cu un material semiconductor care colectează lumina. Acționează astfel ca o frunză, colectând lumina și apa prezente în atmosferă pentru a produce hidrogen. Energia solară este stocată sub formă de legături de hidrogen.

În loc să producă electrozi în mod tradițional, cu straturi opace, substratul lor este format dintr-o plasă tridimensională de fibre de sticlă.

„A fost dificil să ne dezvoltăm prototipul, deoarece electrozii transparenți cu difuzie de gaz nu făcuseră niciodată obiectul unei demonstrații anterioare”, explică Marina Caretti, autorul responsabil de studiu. Pentru fiecare pas, a trebuit să dezvoltăm noi proceduri. Dar, din moment ce fiecare pas este relativ simplu și ușor de extins, cred că abordarea noastră va deschide noi orizonturi pentru o varietate de aplicații, începând cu substraturile de difuzie a gazelor pentru generarea de energie solară. hidrogen.”

De la lichid la umiditatea atmosferică
Kevin Sivula și alte grupuri de cercetare au demonstrat deja că fotosinteza artificială poate fi realizată prin generarea de hidrogen din apă și lumina soarelui cu o celulă fotoelectrochimică (PEC). Această celulă este în general cunoscută ca un dispozitiv care utilizează lumina incidentă pentru a stimula un material fotosensibil, de exemplu un semiconductor, care este scufundat într-o soluție lichidă pentru a provoca o reacție chimică. Din punct de vedere practic, procesul are dezavantaje. De exemplu, este complicat să produci dispozitive PEC cu suprafață mare care profită de lichid.

Kevin Sivula a vrut să arate că tehnologia PEC poate fi adaptată la recoltarea umidității atmosferice. Acest lucru a dus la dezvoltarea electrodului lor de difuzie a gazului. S-a demonstrat că celulele electrochimice lucrează mai degrabă cu gaze decât cu lichide. Dar până acum, electrozii de difuzie a gazului au fost opaci și incompatibili cu tehnologia PEC solară.

Oamenii de știință se concentrează acum pe optimizarea sistemului. Care este dimensiunea ideală a fibrei? Lățimea perfectă a porilor? Cele mai bune materiale semiconductoare și membranare? Acestea sunt întrebările pe care le urmăresc în cadrul proiectului european „Sun-to-X”, dedicat avansării acestei tehnologii și dezvoltării de noi modalități de a transforma hidrogenul în combustibili lichizi.

Realizarea electrozilor de difuzie a gazelor transparente
Pentru a produce electrozi de difuzie a gazului transparent, oamenii de știință au început cu un fel de vată de sticlă. Acestea sunt în esență fibre de cuarț (sau oxid de siliciu), transformate în foi de pâslă, prin topirea lor la temperatură ridicată. Ulterior, plăcile sunt acoperite cu o peliculă transparentă de oxid de staniu îmbunătățit cu fluor. Un material cunoscut pentru conductivitate excelentă, robustețe și ușurință în producția în masă. Acești primi pași au ca rezultat o placă transparentă, poroasă și conductoare, esențială pentru a maximiza contactul cu moleculele de apă prezente în aer, precum și pentru a permite fotonilor să treacă. Placa este acoperită cu un alt strat: o peliculă subțire de materiale semiconductoare care absorb lumina. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00126
Acest al doilea strat lasă în continuare lumina să treacă, deși pare opac datorită suprafeței mari a substratului poros. Așa cum este, napolitana poate produce deja hidrogen atunci când este expusă la Soare.

Oamenii de știință au continuat să dezvolte o cameră mică care conține placa, precum și o membrană pentru a separa gazul produs, pentru a face măsurători. Când camera este expusă la lumină în condiții de umiditate, se produce hidrogen. Acesta a fost scopul oamenilor de știință. Ei arată că este posibil să se realizeze un electrod transparent cu difuzie de gaz pentru a produce hidrogen din energia solară.

Oamenii de știință nu au studiat în mod oficial eficiența conversiei în demonstrația lor. Dar echipa este de acord că rămâne modestă cu acest prototip, mai puțin decât sunt capabile celulele PEC pe bază de lichid. Cu materialele actuale, eficiența maximă teoretică a plăcii pentru conversia solar-hidrogen este de 12%, în timp ce eficiența de 19% a fost demonstrată pentru celulele pe bază de lichid.

LEGĂTURĂ: https://actu.epfl.ch/news/produire-de-l ... r-ambiant/

Autor: Hillary Sanctuary
Sursa: EPFL

Acest conținut este distribuit în conformitate cu termenii licenței Creative Commons CC BY-SA 4.0. Puteți utiliza în mod liber textele, videoclipurile și imaginile conținute în acestea, cu condiția să creditați autorul lucrării și să nu restricționați utilizarea acesteia. Pentru ilustrațiile care nu conțin mențiunea CC BY-SA este necesară autorizarea autorului.

referințe
Substraturi conductoare poroase transparente pentru producerea de hidrogen fotoelectrochimic în fază gazoasă
Marina Caretti, Elizaveta Mensi, Raluca-Ana Kessler, Linda Lazouni, Benjamin Goldman, Loï Carbone, Simon Nussbaum, Rebekah A. Wells, Hannah Johnson, Emeline Rideau, Jun-ho Yum, Kevin Sivula
https://doi.org/10.1002/adma.202208740

[sicetaitsimple]

Nu vă faceți griji, este o cercetare în amonte, aveți nevoie de ea.
Întrebarea este să știm dacă va putea produce mai bine hidrogen decât un sistem de electroliză PV+ de exemplu în țările deosebit de însorite, știind că au același defect, care este să producă doar când există soare.
Dar sistemul PV + electroliză are avantajul de a funcționa, de exemplu, și cu energie eoliană (când nu este soare) + electroliză...
În opinia mea, aici sistemul este aproape definitiv ucis, indiferent de progresul său intrinsec...

[Obamot]

Deși înțeleg sensul pe care vrei să-i dai („ar părea un oarecare eșec”... în cele din urmă după tine.) nu înțelegem logica. Nu poți spune că e bine să faci cercetări fundamentale, să o pulverizezi imediat comparând-o cu progresele tehnologice vechi de un secol (eficiența de 6% a panourilor fotovoltaice de la Bell la vremea respectivă) și să ne spui „că orice am face în continuare nu vom putea niciodată să-l depășim” acest model teoretic pe care îl descrieți (chiar dacă adăugați un pas extrem de discriminator din punct de vedere al performanței sistemului: electroliza)

Acesta este și principalul avantaj al descoperirii EPFL: obținerea directă a hidrogenului (deci energie primară direct în starea de gaz stocabil).

Fără să mă înşel prea mult, vă reamintesc că o eficienţă de 12% la PV a fost norma multă vreme (amorf —> sfârşitul anului 1990) şi până în 2010, eram deja foarte bucuroşi să avem panouri care nu erau prea scumpe, ceva mai jos. 18%, nu?

art187_fig19_Evolution_ historique_rendement.jpg (103.98 KiB) Consultat de 2194 ori

Și acolo de la început obținem deja 12%.... Wow!

[sicetaitsimple]

Nu am făcut nicio comparație de performanță, cu atât mai puțin să scriu "că orice am face în continuare nu vom reuși niciodată să-l depășim” (pe care l-ai pus între ghilimele!), am vorbit despre factorul de încărcare al unei astfel de tehnologii, care prin definiție poate produce hidrogen doar când soarele strălucește.
În timp ce un sistem cu electroliză poate funcționa 24/24 cu, în funcție de disponibilitatea momentului, utilizarea energiei electrice din solar, eolian, nuclear etc.

[Christophe]

Deși înțeleg sensul pe care vrei să-i dai („ar părea un oarecare eșec”... în cele din urmă după tine.) nu înțelegem logica.

(...)

Și acolo de la început obținem deja 12%.... Wow!

Graficul este ilizibil, nu aveți o definiție mai bună?

[Obamot]

No se por qué, perdóname...

efficient-chart.png (160.48 KiB) Vizualizat de 2087 ori

[Christophe]

Multumesc e mai bine!

E frumoasa Stiinta... eh zizi?

SV_1974_H2.jpg (142.61 KiB) Vizualizat de 2036 ori

[Christophe]

E puțin WTF, nu-i așa?

H2, electroliza și stresul hidric în Franța: