Химикам УУХ СО РАН удалось в 2 раза сократить энергозатраты на получение водорода с помощью разложения воды.
Источник: ФИЦ угля и углехимии СО РАН (Кемерово)
Ученые ФИЦ угля и углехимии СО РАН (Кемерово) разработали технологию получения водорода окислением частиц алюминия в воде под воздействием лазерного излучения.
Расчеты показали, что эта технология затрачивает в 2 раза меньше энергии, чем классический способ синтеза зеленого водорода - электролиз.
Зеленый водород - самый чистый, его получают методом электролиза, т.е. путем разложения воды на водород и кислород с помощью электрического тока, который используют от возобновляемых источников энергии .
Главный недостаток этой технологии - высокая стоимость.
Удельные затраты электроэнергии на производство водорода достигают 40 кВт·ч/кг.
Во многом из-за этого доля «зеленого» водорода не превышает 5% мирового объема производства.
Технология получения водорода окислением частиц алюминия в воде под воздействием лазерного излучения
Источник фото: ФИЦ угля и углехимии СО РАН
Химикам ФИЦ УУХ СО РАН удалось в 2 раза сократить энергозатраты на получение водорода с помощью разложения воды.
В качестве сырья они использовали суспензию из воды и нанопорошка алюминия, которую облучали лазером.
Водород получался под действием лазерных импульсов (1064 нм, 14 нс, 10 Гц, 0,5–6 Дж/см2) на суспензию, содержащую 0,03 мас. % алюминия (100 нм) в воде.
Наночастицы алюминия поглощают энергию лазера и нагреваются.
В результате нагрева непрерывность оксидной пленки нарушается, и металлический алюминий вступает в реакцию с водой.
Происходит полное превращение алюминия в продукты (гиббсит, бемит, байерит).
Максимальный выход водорода V m = 8,4 мл не зависит от плотности энергии лазерного излучения.
Время достижения V м уменьшается по гиперболическому закону с увеличением плотности энергии лазерного излучения, достигая 3,5 мин при плотности энергии 6 Дж/см2.
Тезисы одного из авторов разработки, научного сотрудника ФИЦ угля и углехимии СО РАН Я. Крафта:
- преимущество технологии в том, что лазерное излучение поглощается только частицами алюминия, а вода оптически прозрачна;
- частицы алюминия покрыты оксидной оболочкой - облучение разрушает ее, вода контактирует с металлическим ядром и происходит химическая реакция с выделением водорода;
- благодаря простоте процесса, выбранным компонентам и инструментам мы можем сократить затраты электроэнергии до 15–17 кВт·ч на 1 кг водорода.
Побочный продукт процесса - оксид алюминия, который можно использовать для производства адсорбентов и керамических материалов, а также в качестве носителя катализаторов.
Технология с учетом выведения на промышленный уровень также может оказаться доступнее электролиза.
- 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/час водорода;
- если их объединить в кластер, то можно достичь показателей промышленного электролизера, только система получится более компактной и дешевой.
Преимущества новой технологии
- более выгодна, чем получение водорода путем лазерной абляции металлов, поскольку здесь используются более низкие плотности лазерной энергии при одинаковых скоростях реакции;
- повышенная плотность энергии позволит получить более высокие скорости реакции при 100% превращении металла в продукты без нагревания всей суспензии;
- в предлагаемой технологии получения водорода сырье представлено только наночастицами алюминия и водой:
- водная суспензия наночастиц алюминия не содержит дополнительных химических соединений,
- легирования наночастиц алюминия или их специальной обработки не требуется,
- новая технология технически проста,
- применение недорогих и широко распространенных полупроводниковых лазеров позволит снизить себестоимость производимого водорода,
- в состав продуктов реакции входит не только водород, но и наноструктурированные частицы гидроксида алюминия. Эти продукты, полученные при нагревании гидроксида алюминия, могут значительно компенсировать стоимость исходного материала.
Недостатки технологии:
- сложное масштабирование технологического процесса.
В ближайшее время ученые планируют снизить стоимость получаемого водорода, заменив наночастицы на отходы металлообработки - алюминиевые опилки и стружки.
Это будет переработка вторичного сырья, которая ускорит внедрение технологии.
ФИЦ угля и углехимии СО РАН
.
Комментарии
А ничего, что для получения алюминия надо то же кучу энергии потратить? Он как бы в виде оксидов в природе находится. Стружки, это смешно. Очень сомнительная технология.
Тоже улыбнуло, похоже они решили напрочь игнорировать дикие энергозатраты на получение алюминия, "берем со склада алюминий и ..."
Там нужен не просто алюминий, а
производство этих наночастиц само по себе очень энергоёмко. Причём они могут самопроизвольно воспламениться на воздухе.
Сова не тактик, сова стратег (с)
Тогда бы уж брали алюминиевую фольгу и в воде лазером оксидную пленку снимали. Без всяких нанотехнологий. Очередная нанохрень. Последователи рыжего жулика продолжают рыжее дело.
Ну тогда проще вспомнить классический опыт с амальгамой на поверхности алюминия и забыть про лазер.
или блин просто кинуть кусок люминя в крепкую щелочь - даже амальгама не нужна, щелочь проест эти оксиды.
Какой это технический прорыв без лазера?
Эт да. Дробить оксид алюминия лазером на поверхности наночастиц - лютая хрень.
Но диссертабельна, да.
А если брать из отходов алюминиевого производства? Которые либо на переплавку (продолжая затрачивать энергию), либо на производство водорода...
Так что затратней?
А часто вы видите чтобы алюминий на улицах валялся бесхозным ?
С ломом цветмета сейчас напряжно, это не советские времена. Организовывать массовое производство водорода (миллиарды кубометров) в расчете на то что бомжи станут тащить провода срезанные с ЛЭП ... Ну такое себе.
Ну увеличится цена приема алюминиевого лома. Понесут старые алюминиевые провода на водородные фермы. Надолго хватит?
Старые алюминиевые провода ?
Где такие дают ?
И нет, не надолго, миллиарды кубов водорода это миллиарды кубов.
"Старые алюминиевые провода"
Бесхозные валяются вблизи солнечных батарей.. Это уже даже японские бомжи знают!
Правда могут оказаться медными, но медь можно продать и купить алюминий сразу в наноформе или даже водород в металлической.
Т.е. энергозатраты на выплавку алюминия для проводов, затем энергозатраты на переработку
Нобелевку сим "ученым".
Шнобелевку!
Так замкнутый глиняный цикл.
Сначала из глины делаем алюминий, потом из алюминия - водород и глину.
Так там же алюминий не расходуется, это как один раз купил кипятильник опустил в воду - и кипятишь постоянно.
Ой, не факт!
Расходуется - алюминий окисляется отбирая кислород у воды, остается водород.
Вообще-то я в детстве получал водород таким-же способом, но энергия при этом не тратилась, а вырабатывалась.
Суем алюминий в раствор сульфата меди (медный купорос). Сульфат меди съедает оксидную пленку, вода реагирует с алюминием, водород выделяется, банка нагревается.
Т.ч. или это новость с панорамы, или фантазии журналистов, или феерический распил в УУХ СО РАН.
можно еще амальгаму сделать - поцарапать люмень в ртути. Тоже приводит к похожим последствиям.
Для надувания шариков этот техпроцесс непригоден. Нужен герметичный сосуд, в котором происходит реакция, накапливается давление и надувается шарик. Царапать ляминь в герметично закрытой банке проблематично. Ну и с доставаемостью ртути в детстве проблемы.
ps. Хотя ртуть у меня тоже была, четверть литра где-то. Но что с ней делать, кроме как шарики по столу гонять мы так и не придумали...
это отдельные стадии - царапать люмень и разлагать воду.
После того, как люмень поцарапан и в царапинах образовалась амальгама, ок кладется в воду - уже без всякой ртути. Люмень из амальгамы реагирует с водой, образовавшийся оксид отслаивается, как пушонка, образовавшаяся чистая ртуть тут же образовывает амальгаму с подстилающим люминем. И так - пока люмень не кончится.
в детстве ртутью не баловался, слава богу.
На физфаке застал ртутные диффузионные насосы, там эта ртуть была литрами.
Хотя - вспоминаю, в детстве медные монеты "серебрили" с помощью Hg(No3)2. Хватали эти монеты руками, идиоты...
алюминий - один из потенциальных энергоносителей будущего. он обеспечивает одну из самых высоких Энергетических плотностей при минимальной сложности преобразования.....
В мире чудесных энергоносителей как грязи. Алюминий, водород, углеводороды из нефти и газа... Вопрос не в чем носить, а что. Где брать энергию, чтоб получить водород, алюминий, изооктан и прочая и прочая...
вот вопрос как раз В ЧЕМ хранить.
никто не мешает закатать кусок Сахары в Черный Бетон и снимать почти Тераватт тепловой энергии - проблема в том что там нет Потребителей кто готов Купить Эту энергию - а везти дальше 3000км уже не выгодно.....
Недавно Стэнли Мейер предлагал очень дешевый метод (в 300 раз дешевле традиционного) получения энергии из обычной воды методом импульсного разложения. Мейер долго разъезжал на своём автомобиле, заправляемом водой. Казалось бы, достижение, достойное нобелевской премии. Однако нобелевку ему не дали, но зато убили :) На сегодняшний день это - самая перспективная, самая дешевая и самая чистая технология получения энергии. Всё подробно описано и имеется в открытом доступе. Некоторые и в США, и у нас, её успешно повторили. Нечто похожее предлагала и яп. компания Genepax, однако быстро разорилась. Видимо, пока человечеству это не нужно. Если нужен непосредственно сам водород, то из полученной смеси с кислородом его легко выделить, пропустив, например, через пластмассовую перегородку. Водород имеет самую высокую газопроницаемость из всех известных веществ и легко через неё пройдёт, в то время, как кислород задержится. Осталось это доработать и внедрить на государственном уровне. При таком громадном количестве воды на планете, не потребуется больше сжигать ни углеводороды, ни уголь, ни уран в паровых котлах…
…
P.S. 500 паровых котлов/АЭС могут взорваться одновременно и уничтожить всё живое: https://disk.yandex.ru/i/gT6ud_oozv0tiQ
Для многих эфирщиков-кефирщиков это ожидаемый исход бизнеса. Бизнес-план там обычно сводится к "продать нерабочую херню богатому дурачку", но проблема в том, что обычно богатые дурачки весьма злопамятны.
Грамотные люди способны разобраться в документации, повторить и использовать гениальное изобретение Стэнли Мейера (например, https://www.youtube.com/watch?v=LQVtYkWvzdo https://vk.com/video191901208_456239020 и масса других...)
А на что способен невежда? Кстати, невежество - самый главный грех, от невежества проистекают все остальные грехи двуногого… Когда двуногий не знает, что сказать по существу, он использует любую стандартную глупость из окружающего стада - см. “История двуногих” https://vk.com/wall468692283_149
…
P.S. 500 паровых котлов/АЭС могут взорваться одновременно и уничтожить всё живое: https://disk.yandex.ru/i/gT6ud_oozv0tiQ
Вот читаешь такую ахинею, понимаешь, что опровергать и объяснять что-либо абсолютно бесполезно и такая тоска и безнадёга берёт от человеческой тупости...
Вот даже не знаю что вам сказать. Для того, что бы сепарировать водород с кислородом в воде, соединение нужно разложить на составляющие затратив дофига энергии.
И да, сам процесс разделения водорода с кислородом, тоже энергозатратный. Давление там создать, то се.
Почитайте учебник физики с 7-го класса. И мир заиграет перед вами новыми, доселе недоступными гранями.
А ваши соратники и умнейшие люди страны, которых никто не понимает, окажутся вдруг обыкновенными дебилами.
Прямо с языка сняли.
Так-то в общую стоимость надо еще получение наночастиц алюминия закладывать. А производство алюминия ну очень энергоемко.
а если учитывать энергию затраченную на получение алюминия, получится ещё болеее затратно чем электролиз
Я так понимаю это необходимые затраты. Может слышали западные ученые кричат , что лет через пятьдесят побережья Нидерландов и прочие затопяться . Вот хотят совместить черпание воды из океана , и отведение угрозы. Но как сделать это ещё экономически выгодно , вот и придумали зеленый водород. Черпаем воду , производим водород .
Неа, версия не рабочая. Потому что сгорание водорода дает воду взад.
Горение это окисление. Если водород (H) окисляется, т.е. вступает в реакцию с кислородом (О), то что мы имеем в итоге ? Опс, внезапно, H2O
Эту реакцию надо проводить в замкнутом объеме, там тогда не только горение, а и детонацию пройдёт. О, там ещё люминий - калорийная реакция получается.
С научной точки зрения водородная энергетика РЕДКИЙ идиотизм. Сначала получить эл.энергию за счет сжигания углерод содержащего сырья (т.е. выделить СО2 ) С КПД не выше 40%. А затем эл.энергию превратить в водород с низким КПД (снова потери исходных ресурсов). В конце снова сжечь полученный водород и опять с понижающим КПД.
В сумме результатов водородной энергетики появились ДОПОЛНИТЕЛЬНО два энергетических процесса в потерей КПД. Эта потеря КПД вызывает ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ сжигание углеродного сырья. Что в конечном итоге приводит к росту выбросов СО2 .
Использование водорода увеличивает выбросы СО2
Только ядерная и возобновляемая энергетика не вызывает роста СО2.
Совсем непонятно, почему на АШе обсуждают эту западенскую дуриловку?
Наверное в РФ отсутствуют иные не решенные жизненные проблемы, а мозги занять чем то хочется - ну прям свербит.
Я бы еще добавил в начало вашего поста эту фразу:
Ну и еще бы добавил, что в результате этой "зеленой водородной энергетики" получится тот же водяной пар, вклад которого в парниковый эффект оценивается минимум в 60% (я думаю несколько больше, бггг так как влажность атмосферы по климатическим зонам ооочень сильно разнится). И, кстати говоря, ни в одном источнике, по крайней мере в общедоступных гражданских, в вы этого не найдете, как и не обращают в этих источниках на содержание в атмосфере этих парниковых газов, ну что б для масштаба понимания эффекта...
Правильно
А вот я бы не согласился. В кислородных средах водородное топливо является идеальным заменителем как ископаемого топлива, так и всякого рода аккумуляторов (современного образца). Все вышесказанное справедливо при наличии дешевого источника энергии для гидролиза - либо термоядерного, либо гравитационного (ГЭС хотя бы), либо солнечного (орбитальный коллектор как минимум).
Просто снабдить самобеглые и самолетные повозки атомными, либо термоядерными - по массе и безопасности не выйдет. Аккумуляторы неизбежно влекут 3 проблемы - постоянной массы, деградации аккумулятора и времени заряда. Водород все 3 проблемы снимает напрочь. На выходе дает ту же воду.
Проблема одна - источник дешевой энергии. Разрешится - все станет кататься на водороде в кислородных атмосферах.
А вот я бы не согласился.
Не прочли до конца мой камент -там это затрагивается
у чела просто клиповое мышление - в мозг за раз больше 160 символов не вмещается
А ещё для водорода нужны вкусные и непростые сплавы, температуры и катализаторы.
0,03 мас. % алюминия (100 нм) в воде.
(с) к/ф "Кин-Дза-Дза", 1986 г.
16 кВт/ч и > 18 кВт/ч электроэнергии для производства 1 кг алюминия из глинозема (оксида алюминия), для нормального и рафинированного качества (99,999%)
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2
При молярной масса 27 г/моль по этой формуле нужно 9 кг алюминия для получения 1 кг водорода при выходе реакции 100%
9 кг ал по 16 кВт/ч, плюс приложенные 15-17(16), дадут 160 кВт/ч на 1 кг водорода.
Можно, но эти модификации гидроксида алюминия(выше именно про ГО говорится с названием модификаций) используют для получения алюминия электролизом, того самого, по 16-18 кВт/ч на кг, правда нужно сначала гидроксиды как следует погреть, сколько кВт еще нужно не знаю.
Сдается мне что автор технологии что-то недоговаривает.
О распиле средств и грантов?
Самый выгодный способ производства водорода - из метана. Это используется на химических производствах. Для всех других целей водород не нужен.
Ну, не скажите. Нагрев в нейтральной среде, например, керамики. Азот при 600 градусах Цельсия становится агрессивным, вот водород как нейтральную среду и используют.
Как топливо водород очень плох, низшая теплота сгорания в раза три меньше метана.
Это если по объему только ( лень проверять), по массе водород энергетически как раз рвет метан раза в два.
Его и не нужно сжигать в двс
Страницы