211service.com
Elektřina z cukrové vody
Nový způsob výroby vodíku přímo z biomasy, jako je sojový olej, o kterém se píše v aktuálním vydání Věda , mohla snížit náklady na výrobu elektřiny pomocí různých levných paliv.
Kovový katalyzátor zahřátý na 800 °C odpařuje sójový olej za vzniku vodíku. (Úvěr: Paul Dauenhauer, University of Minnesota)
Výzkumníci z University of Minnesota vyvinuli katalytickou metodu pro výrobu vodíku z paliv, jako je sójový olej a dokonce i směs glukózy a vody. Vodík by mohl být použit v palivových článcích s pevným oxidem, které nyní fungují na vodík získávaný ze zdrojů fosilních paliv, jako je zemní plyn, k výrobě elektřiny. Dále, úpravou množství kyslíku vstřikovaného spolu se sójovým olejem nebo cukrovou vodou, může být způsob přizpůsoben k výrobě syntézního plynu, kombinace oxidu uhelnatého a vodíku, který lze spalovat jako palivo nebo přeměnit na syntetický benzín. Metodou lze také vyrábět chemické suroviny, jako jsou olefiny, ze kterých lze vyrábět plasty.
Ačkoli jsou výsledky předběžné, nový proces katalýzy představuje zásadně nový způsob přímého využití sójového oleje a další levné biomasy jako paliva; taková biomasa se nyní musí přeměnit na bionaftu nebo etanol, aby mohla být použita jako palivo. Obecně se lidé vyhýbají netěkavým kapalinám – materiálům, které nemůžete odpařit, protože ty obvykle produkují uhlíkový zbytek, který zastavuje proces výroby vodíku, říká Ted Krause , vedoucí oddělení základního a aplikovaného výzkumu v Argonne National Laboratory, Argonne, IL. Odstraněním potřeby zpracovávat sójový olej a cukrovou vodu na výrobu těkavých paliv, jako je etanol, nová metoda otevírá množství dostupných surovin pro biomateriály, říká.
Proces začíná, když vědci nastříkají jemné kapičky sójového oleje nebo cukrové vody na super horký katalyzátor vyrobený z malého množství ceru a rhodia. Rychlý ohřev spojený s reakcemi podporovanými katalyzátorem zabraňuje tvorbě uhlíkového kalu, který by jinak deaktivoval katalyzátor. A reakce produkují teplo, čímž se katalyzátor udržuje dostatečně horký, aby reakce pokračovala. Výsledkem je, že ačkoli se zpočátku používají fosilní paliva, aby katalyzátory dosáhly pracovní teploty 800 °C, pro pokračování procesu nejsou potřeba žádná fosilní paliva. Jednou z předností našeho procesu je, že nevyžaduje žádné externí procesní teplo – pohání se sám, říká profesor chemického inženýrství a materiálových věd. Lanny Schmidt , který výzkum vedl.
Klíčem k rychlosti reakcí jsou malé kapičky. Stávající procesy přeměny těkavých paliv, jako je etanol nebo bionafta, na vodík jsou pomalejší, protože paliva jsou uvnitř potrubí a přenos tepla do nich trvá až sekundu. V Schmidtově procesu se kapičky zahřejí okamžitě – během několika milisekund – a systém může být rychlejší, levnější a menší, říká. Rychlost umožňuje produkovat více paliva z menšího reaktoru, což snižuje kapitálové náklady a pro farmáře může být praktické používat malý systém na farmě.
Schmidt říká, že proces by pravděpodobně mohl být přizpůsoben pro práci s jinou biomasou, jako jsou kaly nebo prášky vyrobené z trávy nebo dřeva, které je nyní obtížné přeměnit na praktická paliva pro výrobu elektřiny nebo dopravu kvůli jejich vysokému obsahu celulózy. Schopnost vytvářet vodík a syntézní plyn přímo z celulózových zdrojů by dramaticky zvýšila množství paliva, které by bylo možné vyrobit z odpadní biomasy, protože by bylo například možné použít celý kukuřičný stonek, nikoli pouze glukózu získanou z kukuřičných zrn. pohonné hmoty. Jiní výzkumníci se pokoušejí geneticky upravit organismy, aby přeměnily trávu a stébla obilí na kapalná paliva, jako je etanol (viz Přepracování života na výrobu etanolu ).
Taková paliva by mohla pomoci snížit závislost Spojených států na zahraniční ropě a poskytnout obnovitelný zdroj paliva, který neprodukuje čistý nárůst oxidu uhličitého v atmosféře, protože uhlík uvolněný při spalování paliva je znovu zachycován biomasou, jak roste.
Krause říká, že počáteční aplikace Schmidtova současného procesu budou pravděpodobně spočívat ve výrobě distribuované energie v malých množstvích, protože výroba v užitkovém měřítku bude výzvou. Například řízení velikosti kapiček a teploty systému, aby byly reakce jednotné a aby se zabránilo poškození katalyzátorů, bude ve velkých systémech obtížnější.
Schmidt říká, že se nezaměřuje na komercializaci současné techniky. Jeho dalším cílem je vyvinout systém pro práci se zdroji odpadní biomasy. Jednou by mohlo být možné použít takový systém k výrobě elektřiny z posekaných trávníků.