Как продуцировать газообразной водород с морской водой, алюминием и кофеином
Разработал быстрый и устойчивый метод генерации водорода, который экономически конкурентоспособен с текущим производством с помощью электролиза
Морской водой может быть достаточно, некоторых фонов кофе и старых алюминиевых банок для быстрого производства газообразного водорода и, прежде всего, устойчивого. Это было обнаружено в 2024 году группы инженеров Массачусетского технологического института (MIT) в Соединенных Штатах, подтверждающих низкое воздействие нового метода на окружающую среду в эти дни.
В исследовании Клета сообщает о устойчивостиИсследователи опубликовали первую оценку жизненного цикла, показывающую, как ускоренная генерация водородного алюминия и морской воды может похвастаться незначительными выбросами традиционного. К точности на килограмм H2, генерируемый MIT, подход MIT выпустит 1,45 кг углекислого газа в течение всего жизненного цикла, против 11 кг процессов на основе ископаемых.
Но чтобы полностью понять преимущества и проблемы технологий, необходимо начать с самого начала.
Производить газовый водород из алюминия и воды
Прошлые исследования показали, что реакция алюминиевой воды генерирует водород и тепло, если я могу активировать металл механически активировать. Это фундаментальный шаг.
Погрузите старую банку в воду, на самом деле не вызывает существенной химической реакции. Это связано с тем, что, обычно, когда алюминий вступает в контакт с кислородом, он образует слой оксида на своей поверхности, который действует как защитный щит. Без этого слоя металл будет существовать в чистой форме и мог бы легко реагировать, если смешать с водой, производясь оксидом алюминия и чистый водород.
Чтобы вызвать реакцию алюминиевой воды, поэтому становится необходимым, чтобы остановить оксидный слой. Как? Через процесс называется активацияПолем Было показано, что использование смеси с низким содержанием металлических сплавов — таких как Gallio и Indio — можно «фальсифицировать» алюминиевую массу и позволить воде проникать через слой оксида.
Тем не менее, алюминий с сплавом редких металлов является дорогостоящим и экономически неустойчивым проходом для коммерческого масштаба. Вот где поиск MIT вступает в игру. В 2024 году Али Комбарги, аспирант Департамента машиностроения, и некоторые коллеги решили внести этот процесс в море.
Ионы, присутствующие в соленой воде, могут, фактически, привлекать и восстановить лигу, позволяя повторно использовать ее в последующих циклах.
Не только это. Чтобы ускорить процесс (менее 10 минут), команда добавила имидазол, активный ингредиент кофеина, чья молекулярная структура перфорации алюминия (позволяя материалу продолжать реагировать с водой), но оставляет ионный щит интактного галлиевого индийского.
Сколько водорода вы можете получить таким образом? Другие исследования сектора подсчитали, что 1 грамм предварительно подготовленных алюминиевых пеллетов генерирует 1,3 литра водорода всего за пять минут.
Воздействие алюминиевого водорода на окружающую среду
После того, как выполнимость процесса была подтверждена, исследователи задавались вопросом, можно ли применить метод в промышленном масштабе и какова стоимость климата.
Вот почему группа рассчитала выбросы углерода, связанные с приобретением и обработкой алюминия, ее реакция с морской водой для получения газообразного водорода и переноса топлива на станции обслуживания.
Они обнаружили, что в течение всего жизненного цикла новый процесс генерирует всего 1,45 кг CO2, эквивалентного на кг H2. Значение выбросов, сопоставимое с другими более устойчивыми производственными процессами (например, электролиз).
Они также подсчитали, что производимая стоимость топлива составит около 9 долларов на килограмм, сравнимой с ценой зеленого водорода. Но с возможностью дальнейшего снижения стоимости. Весь процесс производит, фактически, как богемитский продукт, минерал, используемый при изготовлении полупроводников, электронных компонентов и многочисленных промышленных продуктов. Успешая восстановить богемити и перепродав его, первоначальные расходы будут снесены.
Прочитайте оценку жизненного цикла и анализ затрат на производство водорода с помощью алюминиевых реакций Клета сообщает о устойчивости (2025).