تحقیقات دانشگاه ایالتی اورگان در طراحی کاتالیزورها نشان می دهد که هیدروژن را می توان صرفاً با راندمان بسیار بیشتر و با هزینه کمتر نسبت به کاتالیزورهای تجاری موجود فعلی تولید کرد.
کاتالیزور ماده ای است که سرعت یک واکنش شیمیایی را بدون تغییر شیمیایی ثابت افزایش می دهد.
جنسین فنگ از کالج مهندسی OSU، استاد مهندسی شیمی، گفت: یافته‌ها بسیار مهم هستند زیرا تولید هیدروژن برای "بسیاری از جنبه‌های زندگی ما، مانند سلول‌های سوختی خودروها و تولید بسیاری از مواد شیمیایی مفید مانند آمونیاک" مهم است. که مطالعه را رهبری می کند. همچنین در پالایش فلزات، برای تولید مواد مصنوعی مانند پلاستیک و تعدادی از اهداف دیگر استفاده می شود.
فنگ گفت که تولید هیدروژن با جداسازی آب از طریق فرآیند کاتالیزوری الکتروشیمیایی تمیزتر و پایدارتر از روش مرسوم استخراج هیدروژن از گاز طبیعی از طریق فرآیند تولید دی اکسید کربن به نام رفرمینگ بخار متان است. اما قیمت فناوری سبزتر مانعی بر سر راه بازار بود.
اکتشافات جدیدی که روش‌هایی را برای طراحی کاتالیزورهایی که می‌توانند کارایی فرآیند تولید هیدروژن خالص را به میزان قابل توجهی بهبود بخشند، توصیف کنند، در دستاوردهای علمی و JACS Au.
فنگ گفت: هنگام تسهیل فرآیندهای واکنش، کاتالیزورها اغلب دستخوش تغییرات ساختاری می شوند. گاهی اوقات تغییرات برگشت‌پذیر هستند، در برخی مواقع غیرقابل برگشت هستند، و تصور می‌شود که بازسازی غیرقابل برگشت پایداری کاتالیزور را مختل می‌کند و منجر به از دست دادن فعالیت کاتالیزوری می‌شود که کارایی واکنش را کاهش می‌دهد.
فنگ، دکترای OSU. شاگرد مائویو وانگ و همکارانش بازسازی کاتالیزورها را در واکنش مطالعه می کنند و سپس ساختار سطح و ترکیب آنها را در مقیاس اتمی دستکاری می کنند تا به یک فرآیند کاتالیزوری بسیار کارآمد برای تولید هیدروژن دست یابند.
فاز فعال یک کاتالیزور مبتنی بر هیدروکسید ایریدیم آمورف، کارایی 150 برابر بیشتر از ساختار پروسکایت اولیه و تقریباً سه مرتبه قدر بهتر از کاتالیزور تجاری معمولی، اکسید ایریدیوم دارد.
فنگ می‌گوید: «ما حداقل دو گروه از مواد را پیدا کرده‌ایم که دستخوش تغییرات غیرقابل برگشتی می‌شوند و ثابت کرده‌اند که کاتالیزورهای بهتری برای تولید هیدروژن هستند. این می تواند به ما کمک کند تا به ازای هر کیلوگرم هیدروژن 2 دلار و در نهایت به ازای هر کیلوگرم 1 دلار تولید کنیم. این ارزان‌تر از فرآیند آلودگی در صنایع فعلی است و به رسیدن به هدف انتشار صفر ایالات متحده تا سال 2030 کمک می‌کند.
فنگ خاطرنشان می کند که فناوری هیدروژن و سلول سوختی وزارت انرژی ایالات متحده استانداردهایی را برای فناوری هایی تعیین کرده است که می توانند هیدروژن خالص را با قیمت 2 دلار در هر کیلوگرم تا سال 2025 و 1 دلار در هر کیلوگرم تا سال 2030 تولید کنند، به عنوان بخشی از هدف Hydrogen Energy Earthshot برای کاهش هزینه هیدروژن خالص هیدروژن 80 درصد، از 5 به 1 دلار در هر کیلوگرم برای یک دهه.
فناوری الکترولیز آبی برای تولید هیدروژن خالص، که گروه فنگ بر روی آن تمرکز دارد، از برق از منابع تجدیدپذیر برای جداسازی آب برای تولید هیدروژن خالص استفاده می‌کند. با این حال، او گفت که راندمان جداسازی آب پایین است، عمدتاً به دلیل ابرپتانسیل بالا - تفاوت بین پتانسیل واقعی و پتانسیل نظری واکنش الکتروشیمیایی - یک نیمه واکنش کلیدی در فرآیند، واکنش آزادسازی اکسیژن یا OER.
فنگ گفت: کاتالیزورها برای ارتقای واکنش جداسازی آب با کاهش پتانسیل اضافی و در نتیجه کاهش هزینه کل تولید هیدروژن بسیار مهم هستند. "اولین مطالعه ما در JACS Au زمینه را برای ما فراهم کرد و همانطور که در مقاله ما در مورد پیشرفت های علمی نشان داده شده است، اکنون می توانیم اتم های سطحی را برای طراحی کاتالیزورهایی با ساختار و ترکیب دلخواه بهتر دستکاری کنیم."
Maoyu Wang و همکاران، کاتالیزور CoOx ناشی از بازسازی برای جداسازی آب الکتروشیمیایی، JACS Au (2021). DOI: 10.1021 / jacsau.1c00346
نقل قول: محققان در حال توسعه کاتالیزورهای پیشرفته برای تولید هیدروژن خالص هستند (2021، 10 دسامبر)، استخراج شده در 10 دسامبر 2021 از https://phys.org/news/2021-12-advanced-catalysts-hydrogen-production.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- تو، من و اسباب بازی: حقیقت
- Ivanka Trump: من پوشیدن ماسک در نزدیکی دونالد مغلوب ساختن پیشی جستن او ندارد به
- Gerrit Cole won’t pitch to Gary Sanchez in Yankees’ playoff-opener
- لیگ برتر بازده امشب با 92 بازی فقط در 40 روز — اما آن را به نگاه متفاوت
- 'It's getting worse': Frontline female firefighter on this year's historic season
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- بازار عکس: داو در تلاش برای ارتفاع به عنوان ایالات متحده خرده فروش مخزن تجارت تنش با چین چرخ ضامن دار تا
- بزوس, مشک, دروازه, اوباما و دیگران هدف از cryptocurrency هک در توییتر
- دلایل اتومات نکردن یخچال ال جی رفع مشکل یکسره کار کردن یخچال ال جی
- NewsWatch: این خطر پنهان در S&P 500 شاخص صندوق