Prosty sposób na pozyskanie wodoru z wody
Naukowcy z University of Kentucky i University of Louisville wyliczyli, że niedrogi stop może posłużyć do pozyskiwania wodoru z wody za pomocą światła słonecznego. Dzięki najnowszym symulacjom komputerowym naukowcy dowodzą, że dodanie do azotku galu 2% antymonu spowoduje, iż po zanurzeniu stopu w wodzie i wystawieniu go na promienie słoneczne dojdzie do rozerwania wiązań pomiędzy tlenem a wodorem. Technika taka zwana jest fotoelektrochemiczną (PEC) elektrolizą wody.
Wcześniejsze badania nad PEC skupiały się na złożonych materiałach. My postanowiliśmy zrobić coś przeciwnego i skupiliśmy się na prostych materiałach, nawet jeśli miałyby one nie posiadać odpowiedniego ułożenia elektronów, wymaganych do spełnienia kryteriów PEC. Chcieliśmy sprawdzić, czy niewielkie dostosowanie ułożenia ich elektronów da pożądane wyniki - mówi profesor Madhu Menon.
Stop GaN-Sb to pierwszy prosty materiał, który może spełniać kryteria stawiane przed materiałami wykorzystywanymi w PEC. Podczas rozbijania wody stop nie ulega żadnemu zużyciu, może więc być wykorzystywany bardzo długo. Obecnie uczeni z UK i UofL pracują nad wykonaniem stopu i przetestowaniu jego właściwości.
Wodór może być paliwem przyszłości. Jednak jego produkcja wiąże się z dużymi kosztami oraz wielkim zużyciem dwutlenku węgla. Jeśli uda się go pozyskiwać za pomocą prostego i taniego stopu, w procesie, który nie będzie wymagał dostarczania sztucznie produkowanej energii, pokonana zostanie jedna z głównych przeszkód stojąca na drodze do rozpowszechnienia się wodoru jako paliwa.
Komentarze (25)
Jajcenty, 31 sierpnia 2011, 20:40
Byłoby wspaniale. Niestety pozostają inne problemy, wcale nie mniej główne, jak przechowywanie, dystrybucja, silniki i ogniwa.
Głupi silnik na sprężone powietrze nie chce się upowszechnić, choć problemów z nim mniej.
sig, 31 sierpnia 2011, 20:55
Największym problemem będzie prawdopodobnie przechowywanie, dystrybucja to tylko kwestia zbudowania sieci stacji paliwowych (a że słońce ma to do siebie że świeci wszędzie (no prawie), wodociąg też pewnie się znajdzie więc mogły by go produkować na miejscu, oczywiście gromadząc zapas na noc/pochmurne dni. Bardziej niż o dystrybucję boję się o zablokowanie tego np patentami przez dzisiejszych eksporterów ropy naftowej (wodór można wytwarzać wszędzie więc ich obroty znacznie spadną po wprowadzeniu i upowszechnieniu alternatywy dla "kopalin").
ps co do samego napędu to wodór ma większą wartość energetyczną niż benzyna, więc zbudowanie odpowiednio wydajnego silnika/turbiny nie powinno stanowić większego problemu.
TrzyGrosze, 31 sierpnia 2011, 20:58
Wodór jest od dawna moim faworytem, jako następca produktów rafinacji tej śmierdzącej kopaliny ropy naftowej.
Czy on aby opłacalny energetycznie?
lester, 31 sierpnia 2011, 22:25
ciekawe jaka będzie sprawność tego materiału, bo jeśli niska to nic nam po nim i trzeba szukać dalej.
no właśnie, niestety absolutnie nie. choćby dlatego, że w procesie sprężania powietrza 95% energii (o ile dobrze pamiętam wykład) jest traconej (ciepło sprężania, tarcie, sprawność sprężarki, osuszanie itd.), a tylko pozostałe 5% jest magazynowane sprężonym powietrzu. sprawność samego silnika gazowego również daleka jest od ideału, więc jedynym sensownym powodem stosowania tego rozwiązania, jest brak możliwości użycia innego rozwiązania, spalinowego bądź elektrycznego.
Jajcenty, 31 sierpnia 2011, 22:27
Już kiedyś był
http://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_na_spr%C4%99%C5%BCone_powietrze
Za darmola klima w każdym aucie, ale zastanawia mnie skąd wziąć trochę ciepła w zimie. W chłodne noce silniki spalinowe wygrywają ;p
Jajcenty, 31 sierpnia 2011, 22:36
Chyba ciut przesadzone. Przy takich sprawnościach transport gazu staje się wątpliwy ekonomicznie
Ale w tym przypadku sprawność jest drugorzędna jeśli by mieć do dyspozycji źródło mocy pracujące na niewielkich różnicach potencjałów jak np. silnik stirlinga, czy coś taniego jak wiatrak.
mikroos, 31 sierpnia 2011, 22:41
A najlepiej wiatrak napędzany sprężonym powietrzem - wyjdzie perpetuum mobile
TrzyGrosze, 31 sierpnia 2011, 22:53
Osobiście do silnika pneumatycznego nic nie mam
, ale to powietrze:
Sprężone powietrze ma niską gęstość magazynowanej energii. Do przejechania 300 km, przy zużyciu energii analogicznym do typowego samochodu osobowego, potrzeba 900 kg sprężonego powietrza objętości 2,5 m³ (przy ciśnieniu 30 MPa). (Wiki)
Eco_PL, 1 września 2011, 00:59
Chyba powinno być "wielką emisją".
Jajcenty, 1 września 2011, 07:29
Dla aut miejskich to więcej niż trzeba. Zasięg ~50 km na jednym kilkuminutowym tankowaniu wystarczy większości tych, co to bez egzoszkieletu nie ruszają się z domu. Wyobraź sobie miasta w których 80% pojazdów (autobusy też!) wypuszczają z rur ... powietrze! Co teraz sądzisz o niskiej gęstości energii?
mikroos, 1 września 2011, 07:58
Ja tam się nie znam, ale chyba nie chciałbym mieć pod tyłkiem zbiornika napakowanego do 30 MPa. A tym bardziej jakoś nie uśmiecha mi się, żeby za 20 lat przywalił we "pełnoletni" wówczas samochód z takim zbiornikiem.
Jajcenty, 1 września 2011, 08:06
Oj microos, wolisz mieć pod tyłkiem 20 kg wodoru ?
;P
pogo, 1 września 2011, 08:25
Chyba kiedyś było na kopalni wiedzy o samochodzie z napędem hybrydowym, który jako drugi napęd ma właśnie silnik pneumatyczny.
Znacznie mniej wydajny pomysł niż obecnie używane silniki elektryczne, ale i tak dużo lepiej niż sama benzyna. Do tego bez porównania niższe koszty produkcji niż przy bateriach... ale nie wiem dlaczego nic o tym nie słychać...
TrzyGrosze, 1 września 2011, 08:26
Sprężone powietrze jest tylko nośnikiem energii. Jej konwersja to zawsze straty (post lestera). Obostrzenia nadzoru technicznego odnośnie urządzeń ciśnieniowych, są bardzo restrykcyjne (te min. 30MPa to prawie granat - w instalacjach LPG jest dużo niższe i gaz jest skroplony), więc jego instalacja w urządzeniach mobilnych, może być stopowana.
Na dobrą sprawę, zaawansowane próby nielicznych entuzjastów, są prowadzone od kilkunastu lat, więc coś się dzieje
.
Zakłada się, że w autach będzie w formie ogniw paliwowych, a nie gazu.
Jajcenty, 1 września 2011, 09:11
Zawsze są straty. Energia w domowym gniazdku to ułamek tego co było zmagazynowane w postaci węgla 1km pod powierzchnią. Energia na wydobycie, sprawność EC, sprawność przesyłu, itd.
Wodór ma te same wady. A do tego jest palny
Granice wybuchowości 4-75%
LPG mają zakaz parkowania w garaż podziemnych. Co z wodorem?
Niestety, w dalszym ciągu wymaga to zbiornika wodoru. http://pl.wikipedia.org/wiki/Przechowywanie_wodoru
żeby było jasne: jestem wielkim zwolennikiem zastąpienia silników spalinowych czymkolwiek, najlepiej nogami i rowerami, komunikacją miejską elektryczną lub kinetyczną (koła zamachowe) jednak pneumatyka wydaje mi się najprzyjaźniejsza miastu w komunikacji indywidualnej. Pewnie nie wygra bo pojazdy elektryczne lub wodorowe mają walor uniwersalności (do pracy i na wakacje) ale będzie to za cenę góry śmieci do utylizacji. Chyba że zajdzie jakaś grafenowa rewolucja w bateriach lub w przechowywaniu wodoru (były takie doniesienia na KW)
mikroos, 1 września 2011, 09:25
Jeśli chodzi po ruch miejski, to wyobraź sobie jeszcze hałas powstający przy rozprężaniu takiej ilości powietrza z taką szybkością. Same powiewy też mogą nie być ani szczególnie przyjemne, ani nawet bezpieczne (wyobraź sobie samochód przyśpieszający dynamicznie spod świateł "wiejący" wprost na ruszającego zaraz za nim rowerzystę).
Co do przechowywania natomiast, podejmowane były próby przechowywania wodoru w formie wodorków (substancji stałych), które często są całkowicie niepalne, a przy okazji - w niektórych przypadkach - mogą zwiększać możliwą do uzyskania gęstość upakowania samego wodoru.
sig, 1 września 2011, 10:48
A co to za różnica? Do ogniw paliwowych też potrzebny. No chyba że chcesz go w postaci skroplonej ale to ze względu na temperaturę będzie oznaczać gigantyczne zbiorniki.
ps owszem wolę, dalej na tych 20 kg dojadę. Dodatkowo wodór jako 7x lżejszy od powietrza zwyczajnie ulotni się w górne partie atmosfery zamiast rozpływać się po ziemi tworząc zagrożenie pożarowe jak benzyna.
Jajcenty, 1 września 2011, 11:04
Niezła dychotomia
substancja która bezenergetycznie będzie uwalniać
potrzebne ilości wodoru, jednocześnie natychmiast przestanie go uwalniać w przypadku rozsczczelnienia. Czarno to widzę.
Jajcenty, 1 września 2011, 11:10
Coś w tym jest W znanej mi elektrolizerni w przestrzeni katodowej utrzymywano nadciśnienie tak by wodór przez nieszczelności intslacji przedostawał się na halę. Oczywiście był zakaz palenia, ale narzędzia i ubrania zwykłe więc bez szaleństw. Jednak słabo wentylowany parking to już inna bajka.
sig, 1 września 2011, 12:07
Na parkingu to co najwyżej stłuczka, starczy odpowiednio "opancerzyć" zbiornik (który i tak będzie dość wytrzymały bo co najmniej ciśnieniowy). Natomiast poważne wypadki wymagają prędkości a co za tym idzie ulicy/drogi (a tam wentylacja jest świetna).
lester, 1 września 2011, 12:53
W wiatraki to bym nie wierzył bo nie zaspokoją całości zapotrzebowania na energię dla transportu, ale prywatnie jestem fanem silnika stirlinga. Jednak nie spodziewam się by w przewidywalnej przyszłości była możliwość wykorzystania potencjału tego rozwiązania. Bo choć dysponujemy gigantycznymi nadwyżkami energii w postaci ciepła odpadowego, to jednak jego źródła są zazwyczaj bardzo rozproszone, a tam, gdzie jego ilość jest wystarczająca nie ma woli bądź z innych przyczyn jest niemożliwe, by tworzyć stacje kompresji. natomiast tworzenie takich stacji od zera, wymaga już spalania kopalin - to może pozostańmy przy obecnych rozwiązaniach.
sig, 1 września 2011, 13:58
Jak już "ciepło odpadowe" to pewnie bardziej opłacało by się podłączyć do tych silników prądnice wytwarzające prąd dla zakładu w którym takowe powstaje. Swoją drogą masa energii marnuje się w układzie wydechowym silników spalinowych. gdyby podpiąć tam silniczek parowy (gorące gazy pod ciśnieniem, wiec zasada działania ta sama co przy parze pod ciśnieniem) pewnie można by sporo energii odzyskać (np do do napędu osprzętu silnika właściwego co zwiększy jego moc bez wzrostu zużycia paliwa).
Jajcenty, 1 września 2011, 15:06
Nie da się
Moc silnika maleje ze wzrostem oporów w układzie wydechowym.
Ciepło spalin pewnie można by utylizować - najlepiej silnikiem Stirlinga
lester, 1 września 2011, 16:29
Pewnie część by się dało w ten sposób odzyskać, tyle że w sposób znaczący wzrosła by waga samochodu (a więc spadek ekonomii spalania), a zmniejszyła się ładowność. Do tego spaliny trzeba by przepuścić przez jakiś układ wymienników, a tu pojawiają się opory i spada moc silnika. A nawet jeśli już pokonamy wszystkie te trudności, to przechłodzenie spalin będzie skutkowało wkraplaniem pary wodnej i bardzo szybką korozją całego układu. Niech będzie, że poradziliśmy sobie nawet z tym, to na co nam tyle prądu w samochodzie o napędzie spalinowym?
Ok, latem klima choć nie jestem przekonany czy wystarczy prądu, ale zimą? Grzanie i tak jest realizowane przez wymiennik od spalin. Może na światła.
IMO po zbilansowaniu energetycznym i finansowym nie opłaci się