Технология превращения CO2 в электроэнергию и водород

Продолжая освещать тематику водорода, как перспективного и экологически чистого источника энергии в ближайшем будущем, нельзя не коснуться изобретений и новаторских экспериментов в этом направлении. Еще в январе текущего года была опубликована информация о разработанном учеными южнокорейского Института науки и технологий Ульсана (UNIST) методе производства электричества и водорода с одновременным расщеплением СО2. Еще ранее в ноябре 2018 года этот материал был напечатан в журнале iScience.

Всем известно, что основным виновником глобального потепления является углекислый газ.

Научный прорыв был совершен командой во главе с профессором Ким Гун Та на базе Школы химической инженерии UNIST. В команду вошли известные ученые из факультета энергетического машиностроения, Школы материаловедения и инженерии Технологического института Джорджии.

Исследовательская группа продемонстрировала устройство под названием Hybrid Na-CO2, которое может непрерывно работать более 1000 часов, производя водород и электричество за счет утилизации углекислого газа в водном растворе.

«В последние годы ученые уделяют большое внимание технологиям переработки CO2, поскольку они помогают найти решение глобальной проблемы изменения климата. Ключевым фактором в этой технологии является модификация химически стабильных молекул углекислоты в принципиально другое вещество. Наша система решила эту задачу с помощью механизма растворения углекислого газа», — говорит профессор Ким.

Львиная доля техногенных выбросов CO2 попадает в океан и трансформируется в кислотные соединения. Исследователи сконцентрировались на этом факте и пришли к идее растворять углекислый газ в воде с целью вызвать электрохимическую реакцию.
В случае увеличения кислотности растет число протонов, привлекающих электроны. На основе этого феномена можно создавать батареи, которые смогут вырабатывать электричество путем растворения углекислого газа.

Система Na-CO2, как и топливные элементы, состоит из металлического натрия (катода), сепаратора NASICON и катализатора. Последний находится в воде и соединен проводом с катодом. Когда CO2 поступает в воду, начинается основная реакция, растворяющая углекислый газ и производящая электричество, а также дополнительный источник чистой энергии – водород. Эффективность конверсии довольно высока и составляет 50%.

Более того, эта система показала стабильную работу в течение 1000 часов без перерывов и повреждений. Она может применяться для расщепления промышленного СО2 с привлечением произвольных химических реакции. Профессор Ким уверен, что работа его команды даст старт новым исследованиям, которые позволят увеличить эффективность преобразования углекислого газа за счет конструктивных улучшений системы и ее элементов.

Подобная разработка была представлена группой ученых из Нидерландов. Они создали специальный электрохимический накопитель, который совмещает поглощение СО2 с выработкой электричества.

Принцип работы электрохимической батареи состоит в превращении водной составляющей в электролит. Кроме воды также может быть использован раствор этаноламина. Реакция в батарее запускается путем пропускания через нее газа, который образуется во время сгорания органического топлива. Во время данного химического процесса СО2 вступает в реакцию с Н2О. В результате происходит образование угольной кислоты. Это соединение имеет слабые химические связи, поэтому распадается на ионы водорода и гидрокарбонат.

Согласно подсчетам экспертов, попадающего в атмосферу на данный момент углекислого газа должно хватить для выработки 1570 ТВт/ч энергии на протяжении одного года. Такое количество электроэнергии приблизительно в 1,5 раза превышает потребности таких стран, как РФ и Японии.

Отрадно заметить, что такие эксперименты по превращению CO2 в электроэнергию и водород не единичны и в результате таких работ рождаются новые технологии получения чистой энергии без нанесения ущерба окружающей среде.

По материалам источника

Спасибо за ваше внимание.smiley Если вам понравилось, пожалуйста, поделитесь с друзьями и в комментариях черкните пару слов своего мнения.