211service.com
Lepší způsob, jak vyrobit vodík?
Nový proces pro použití hliníkových slitin k výrobě vodíku z vody by mohl učinit vozidla s palivovými články praktičtějšími, říká Jerry Woodall , profesor elektrotechniky a počítačového inženýrství na Purdue.
Plynování: Tato hliníková slitina rychle vytahuje kyslík z vody, přičemž v procesu vytváří oxid hlinitý a uvolňuje plynný vodík. Vodík by mohl být použit místo benzínu v autech.
Vodíkové palivové články jsou atraktivní, protože neprodukují žádné škodlivé emise, ale vodíkový plyn se těžko přepravuje a vodíková vozidla mají omezený dojezd, protože je obtížné skladovat na palubě velké množství vodíku. Mnoho výzkumníků vyvíjí metody pro ukládání většího množství vodíku, včetně jeho balení do uhlíkových nanotrubic nebo dočasného skladování v chemických sloučeninách. Woodallovým řešením je ukládat vodík jako vodu, přičemž vodík odděluje od kyslíku pouze tehdy, když je potřeba k pohonu vozidla.
Začátkem tohoto roku Woodall oznámil, že úspěšně generuje značné množství vodíku pomocí kombinace hliníku a galia. V těchto experimentech však slitina obsahovala převážně gallium, což omezovalo kapacitu materiálu generovat vodík a udržovalo vysoké náklady. Na páteční nanotechnologické konferenci Woodall představí novou práci, která ukazuje, že proces uspěl se slitinou obsahující 80 procent hliníku. To by mohlo učinit systém mnohem praktičtějším snížením množství drahého galia a zvýšením množství aktivního materiálu.
Woodallův proces funguje díky silné afinitě hliníku ke kyslíku, která způsobuje, že kov rozbíjí vodu, tvoří oxid hlinitý a uvolňuje vodík. Tento základní chemický proces je samozřejmě dobře znám, ale problém byl v tom, že jakmile je hliník vystaven působení vzduchu, rychle vytvoří tenkou vrstvu oxidu hlinitého, která utěsní většinu hliníku a zabrání jeho reakci s hliníkem. voda. Woodallův náhled, říká Sunita Satyapal , který vede program pro skladování vodíku ministerstva energetiky (DOE), má použít gallium, aby zabránil této vrstvě v úplném utěsnění hliníku. Ačkoli molekulární mechanismy stále nejsou pochopeny, je známo, že gallium způsobuje mezery v oxidové vrstvě, které umožňují hliníku rychle reagovat s kyslíkem ve vodě, ale ne s kyslíkem ve vzduchu.
Woodall si představuje systém, ve kterém by byly hliníkové pelety dodávány na čerpací stanice, kde by řidiči naložili asi 50 kilogramů pelet a 20 kilogramů vody do samostatných kontejnerů, přičemž by se tyto dvě směsi podle potřeby generovaly vodík a oxid hlinitý. (To by poskytlo ekvivalent asi 60 kilogramům benzínu, říká Woodall.) Oxid hlinitý lze recyklovat pomocí stejného procesu jako u hliníkových plechovek a gallium lze snadno od oxidu hlinitého oddělit a znovu použít.
Problémem by však mohla být elektřina potřebná k recyklaci hliníku, protože by byl hlavním zdrojem znečištění, pokud by nepocházel z čistých zdrojů, jako je slunce nebo vítr. Satyapal také říká, že energetická účinnost procesu nedosahuje cílů DOE.
DOE spolu s ropnými a automobilovými společnostmi stanovily cíle pro množství vodíku, které by mělo být uloženo na palubě vozidla, s cílem poskytnout stejný dojezd jako auta s benzínovým pohonem, aniž by se měnily konstrukce vozidel nebo zmenšovaly prostor pro náklad a cestující. Woodall říká, že může splnit cíle pro automobily a další lehká vozidla, částečně recyklací vody produkované palivovými články. DOE však odhaduje, že Woodallův proces by zabral příliš mnoho místa, protože kromě jiných důvodů recyklace vody pravděpodobně nebude praktická, říká Satyapal.
Woodall spolupracuje s AlGalCo, startupem se sídlem ve West Lafayette, IN, na komercializaci procesu. Počátečními produkty společnosti budou generátory palivových článků, které běží na vodík vyrobený z verze jeho hliníkové slitiny.