Водородный реактор, питающийся морской водой, способный обеспечивать питание подводной лодки в течение 30 дней
Ученые Массачусетского технологического института открыли новый интригующий способ производства водородного топлива, используя только банки из-под газировки, морскую воду и кофейную гущу.
Команда утверждает, что химическая реакция может быть использована для питания двигателей или топливных элементов морских транспортных средств, которые всасывают морскую воду. Водород является важным игроком в игре по обезуглероживанию производства энергии: он сгорает чисто, обладает высокой энергоемкостью, а при использовании в топливных элементах единственным побочным продуктом является вода. Но одним из основных препятствий является то, что его трудно хранить и транспортировать, поскольку крошечные молекулы имеют тенденцию просачиваться прямо через контейнеры и трубопроводы. Это не только означает потери, но и избыток водорода может нанести ущерб атмосфере. Но будущие системы, основанные на новой технологии Массачусетского технологического института, смогут эффективно производить водород по требованию прямо в автомобиле.
Единственное, что нужно будет возить и хранить, — это алюминиевые гранулы, которые гораздо более стабильны и с ними легче работать. В ходе испытаний одна таблетка алюминия весом всего 0,3 г (0,01 унции), помещенная в свежую деионизированную воду, произвела 400 мл водорода всего за пять минут. В увеличенном масштабе, по оценкам команды, один грамм гранул может произвести ошеломляющие 1,3 л (0,3 галлона) водорода за пять минут. В основе метода лежит довольно простая химическая реакция: алюминий очень сильно реагирует на кислород. Поэтому, когда вы погружаете его в воду, он быстро удаляет O из H2O, оставляя молекулярный водород, который может пузыриться. Проблема в том, что этот процесс обычно не длится долго. При этом на поверхности металла образуется тонкий слой оксида алюминия, блокирующий дальнейшее взаимодействие чистого алюминия с кислородом. Предыдущие исследования показали, что добавление других металлов, таких как галлий, может снять тормоза, разрушая слой оксида алюминия по мере его формирования. В этом случае команда предварительно обработала алюминиевые гранулы сплавом галлия и индия, что позволило реакции продлиться дольше.
Одним из потенциальных недостатков является то, что галлий и индий редки и дороги. Но исследователи обнаружили, что проведение реакции в ионном растворе привело к слипанию сплава в форму, которую можно вычерпать и использовать повторно. Удобно, что морская вода представляет собой ионный раствор. Следующая проблема заключалась в том, что в морской воде реакция шла гораздо медленнее: на производство такого количества водорода, которое требуется пять минут в пресной воде, требовалось около двух часов.
В результате экспериментов на помощь пришел удивительный последний ингредиент. Когда команда добавила немного старой кофейной гущи, реакция значительно ускорилась — до пяти минут. При ближайшем рассмотрении ключом оказался имидазол, соединение, входящее в состав кофеина. Исследователи предполагают, что их рецепт лег в основу практического водородного реактора, который может быть особенно полезен для питания морских транспортных средств.
«Это очень интересно для морских применений, таких как лодки или подводные транспортные средства, потому что вам не придется носить с собой морскую воду — она легко доступна», — сказал Али Комбарги, ведущий автор исследования. «Нам также не нужно носить с собой бак с водородом. Вместо этого мы будем транспортировать алюминий в качестве «топлива» и просто добавлять воду для производства необходимого нам водорода».
Первым испытанием этой идеи станет небольшой подводный планер, который, по их расчетам, сможет работать до 30 дней подряд, перекачивая морскую воду из окружающей среды через реактор, содержащий около 40 фунтов (18 кг) алюминиевых гранул. «Мы показываем новый способ производства водородного топлива без использования водорода, но с алюминием в качестве «топлива», — сказал Комбарги. «Следующая часть — выяснить, как использовать это для грузовиков, поездов и, возможно, самолетов. Возможно, вместо того, чтобы носить с собой воду, мы могли бы извлекать воду из влажности окружающей среды для производства водорода. Это в будущем».
.jpg.9fca32a91b49b5a1f706430256e1881a.jpg)
.jpg.89b66d48134829727d22c51f7c6782f0.jpg)
