Tím MIT našiel spôsob na výrobu čistého vodíkového paliva

1

Keďže svet sa snaží o odklon od fosílnych palív, čisté vodíkové palivo môže nájsť široké uplatnenie. Dalo by sa použiť vo vozidlách s palivovými článkami, kotloch vyrábajúcich teplo, plynových turbínach vyrábajúcich elektrickú energiu, systémoch na skladovanie obnoviteľnej energie a pod. No zatiaľ čo používanie vodíka ako paliva nevytvára uhlíkové emisie, jeho výroba ich generuje.

Dnes sa takmer všetok vodík vyrába pomocou procesov založených na fosílnych palivách, ktoré spoločne generujú viac ako 2 percentá všetkých globálnych emisií skleníkových plynov. Navyše preprava vodíka predstavuje aj logistické výzvy. Je tu však aj ďalšia možnosť výroby vodíka, možno z trochu prekvapujúceho zdroja: reakcie hliníka s vodou. Kovový hliník pri izbovej teplote ľahko reaguje s vodou za vzniku hydroxidu hlinitého a vodíka.

Táto reakcia však bežne neprebieha, pretože hliník sa prirodzene obalí vrstvou oxidu hlinitého, čím sa zabráni jeho priamemu kontaktu s vodou. Použitie reakcie hliníka a vody na výrobu vodíka neprodukuje žiadne emisie skleníkových plynov a sľubuje aj vyriešenie problému s dopravou. Voda je dostupná kdekoľvek a hliník sa prepravuje jednoducho, potom môže na mieste zreagovať s vodou. Použitiu hliníka ako bezpečného a ekonomického zdroja na výrobu vodíka bránili dva problémy.

Predplatné NEXTECH 2021

Je ťažké zaistiť, aby bol hliníkový povrch čistý a upotrebiteľný na reakciu s vodou. Potrebný je praktický systém, ktorý najskôr odstráni vrstvu oxidu a potom zabráni jeho opätovnému vytvoreniu v priebehu reakcie. Druhý problém je, že ťažba a výroba čistého hliníka je energeticky náročná, takže pri každom praktickom prístupe treba použiť šrot z rôznych zdrojov. Ibaže šrot sa zvyčajne vyskytuje v legovanej forme, čo znamená, že obsahuje ďalšie prvky, ktoré sú pridané na účel zmeny vlastností alebo charakteristík hliníka na rôzne použitia.

Napríklad pridanie horčíka zvyšuje pevnosť a odolnosť proti korózii, pridanie kremíka znižuje teplotu tavenia. Nezodpovedané zostávajú dve kľúčové otázky: Aký je najlepší spôsob na zabránenie priľnavosti vrstvy oxidu na povrchu hliníka a ako legujúce prvky v hliníkovom šrote ovplyvňujú celkové množstvo vodíka a rýchlosť, ktorou sa generuje? Vedci z MIT sa teda rozhodli systematicky preskúmať vplyvy legujúcich prvkov na reakciu hliníka a vody a nájsť sľubnú techniku na zamedzenie tvorby interferujúcej oxidovej vrstvy.

Tím si nechal vyrobiť vzorky čistého hliníka a konkrétnych zliatin hliníka vyrobených z komerčne čistého hliníka kombinovaného buď s 0,6 (hmotnostného) percenta kremíka, 1 percentom horčíka, alebo s oboma. Pomocou týchto vzoriek vykonali sériu testov na preskúmanie rôznych aspektov reakcie hliníka a vody. Experimenty ukázali, že kombinácia dvoch kovov – gália a india – v špecifických pomeroch (vytvorenie „eutektickej“ zmesi) najlepšie zbaví hliník vrstvy oxidu. Keď sa hliník takto aktivuje, možno ho hodiť do vody a bude vytvárať vodík, pričom nie je potrebný žiadny prísun energie.

Najlepšie je, že eutektikum chemicky nereaguje s hliníkom a na konci procesu možno získať späť gálium a indium a znova ich použiť. Je to veľká výhoda, pretože gálium a (najmä) indium sú drahé a relatívne málo dostupné. Vedci ďalej skúmali, ako prítomnosť legujúcich prvkov ovplyvňuje tvorbu vodíka. Prítomnosť 0,6 percenta kremíka zvýšila výťažok vodíka pre danú hmotnosť hliníka o 20 percent v porovnaní s čistým hliníkom. Naopak, prítomnosť 1 percenta horčíka podstatne znížila produkciu vodíka.

Prítomnosť kremíka takisto výrazne urýchlila reakčnú rýchlosť. Tieto výsledky poskytujú praktické pokyny ohľadne toho, ako upraviť výrobu vodíka tak, aby zodpovedala prevádzkovým potrebám zariadenia spotrebúvajúceho vodíkové palivo. Pokiaľ je východiskovým materiálom čistý hliník, pridanie malých množstiev starostlivo vybraných legujúcich prvkov môže prispôsobiť výťažok vodíka a prietok.

Ak je východiskovým materiálom hliníkový šrot, kľúčový môže byť starostlivý výber zdroja. Na intenzívne krátkodobé dávky vodíka by mohli dobre poslúžiť kúsky hliníka obsahujúceho kremík z autovrakoviska. Pri nižších, ale dlhších prietokoch by mohli byť lepšie úlomky obsahujúce horčík z konštrukcií zbúranej budovy.

Zdroj: news.mit.edu.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

1 komentár

toto prekladal idiot reakcia na: Tím MIT našiel spôsob na výrobu čistého vodíkového paliva

31.8.2021 23:08
sorry, preklad z prekladaca, bez absolutneho pochopenia. precital si to autor po sebe?
Reagovať

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať