Wodór może być wytwarzany w sposób czysty, ze znacznie większą wydajnością i po niższych kosztach niż jest to obecnie osiągalne przy użyciu dostępnych na rynku katalizatorów. Departament Energii USA ustanowił poziomy odniesienia dla technologii, które mogą produkować czysty wodór w cenie 2 USD za kilogram do 2025 r. i 1 USD za kilogram do 2030 r.
Badania Oregon State University nad projektowaniem katalizatorów wykazały, że wodór może być wytwarzany w sposób czysty, ze znacznie większą wydajnością i po niższych kosztach, niż jest to obecnie osiągalne przy użyciu dostępnych na rynku katalizatorów
Odkrycia te są istotne, ponieważ produkcja wodoru jest ważna dla „wielu aspektów naszego życia, takich jak ogniwa paliwowe do samochodów i produkcja wielu użytecznych chemikaliów, takich jak amoniak”, według Zhenxing Feng, profesora inżynierii chemicznej w Ohio State University College of Engineering, który kierował badaniami. „Jest on również wykorzystywany do rafinacji metali, produkcji produktów wytwarzanych przez człowieka, takich jak tworzywa sztuczne, oraz w wielu innych zastosowaniach. Według Fenga, wytwarzanie wodoru poprzez rozszczepianie wody za pomocą elektrochemicznego procesu katalitycznego jest czystsze i bardziej zrównoważone niż tradycyjna metoda uzyskiwania wodoru z gazu ziemnego poprzez wytwarzający dwutlenek węgla proces znany jako reforming parowo-metanowy.
Jednak wyższe koszty tej bardziej ekologicznej technologii okazały się przeszkodą rynkową.
Aktywna faza amorficznego katalizatora na bazie wodorotlenku irydu wykazała wydajność 150 razy większą niż jego pierwotna struktura perowskitowa i około trzy rzędy wielkości większą niż konwencjonalny katalizator komercyjny, tlenek irydu.
Pozwoli nam to na wytwarzanie wodoru przy koszcie 2 dolarów za kilogram, a docelowo przy koszcie 1 dolara za kilogram.
Jest to mniej kosztowne niż obecne procesy zanieczyszczające środowisko i przyczyni się do osiągnięcia przez Stany Zjednoczone celu zerowej emisji do 2030 roku.”
Feng zwraca uwagę, że Biuro Technologii Wodorowych i Ogniw Paliwowych Departamentu Energii USA ustaliło punkty odniesienia dla technologii, które mogą produkować czysty wodór w cenie 2 dolarów za kilogram do 2025 roku i 1 dolara za kilogram do 2030 roku w ramach celu Hydrogen Energy Earthshot, polegającego na obniżeniu kosztów czystego wodoru o 80%, z 5 dolarów do 1 dolara za kilogram, w ciągu dekady.
Grupa Fenga pracuje nad technologią elektrolizy wody do produkcji czystego wodoru, która rozszczepia wodę przy użyciu energii wytwarzanej ze źródeł odnawialnych.
Jednak wydajność procesu rozszczepiania wody jest niska, jak twierdzi, ze względu na znaczny nadpotencjał – różnicę pomiędzy rzeczywistym a teoretycznym potencjałem reakcji elektrochemicznej – jednej z krytycznych półreakcji w procesie, reakcji ewolucji tlenu (OER – Oxygen Evolution Reaction).
„Katalizatory mają kluczowe znaczenie dla wspierania procesu rozszczepiania wody poprzez obniżenie nadpotencjału, a w rezultacie obniżenie całkowitego kosztu produkcji wodoru,” wyjaśnia Feng.
Source: https://oregonstate.edu/