Водород по заказу - в Технионе открыт новый метод электролиза воды

24.04.2017 20:00

Новый метод делает возможным эффективное и "чистое" производство водорода из воды с применением солнечной энергии. 

Технион - израильский технологический институт - сообщил о том, что его исследователями разработан новый подход к производству водорода из воды с применением солнечной энергии.

Результаты исследования уже опубликованы в журнале Nature Materials: ученые поясняют, что их метод делает возможным централизованное производство водорода в точках продажи (например, на заправочной станции для электромобилей, пользующихся водородным топливом), в удалении от ферм солнечных батарей. Ожидается, что новая технология значительно уменьшит стоимость производства водорода и его доставки потребителю. 

Ведущими исследователями были Авигаль Ландман (докторант программы Nancy & Stephen Grand Technion Energy Program (GTEP)) и доктор Хен Дотан из лаборатории электрохимических устройств и материалов. Ландман работает над своим докторатом под руководством профессора Авнера Ротшильда с факультета материаловедения и инженерии и профессора Гидеона Градера, декана факультета химической инженерии. 

Исследование проводилось при поддержке израильского Центра по поддержке передовых исследований (I-CORE) для исследований солнечной энергии (финансируемым комитетом планирования и бюджета при Совете Высшего образования в Израиле), министерством национальной инфраструктуры, энергии и воды, European Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU), Grand Technion Energy Program (GTEP), и Эдом Сателлом и фондом Аделис. 

Водород считается одним из самых многообещающих энергетических ресурсов для транспорта и других нужд в силу наличия у него существенных преимуществ:

●     Водород может быть получен из воды и его производство не опирается на невозобновляемые природные ресурсы;

●     Использование водородного топлива повысит количество энергии, доступной населению Земли, и снизит зависимость от других видов горючего, таких как нефть и газ, чья доступность зависит от географических, политических и других факторов;

●     В отличие от бензиновых и газовых двигателей, загрязняющих воздух, единственным побочным продуктом работы водородного двигателя является вода. 

Из-за преимуществ водородного топлива многие страны - в первую очередь Япония, Германия и США - вкладывают значительные средства в программы разработки дружественных к окружающей среде «зеленых» технологий производства водорода. Большая часть водорода сейчас производится из природного газа в процессе, в ходе которого выделяется углекислый газ, создающий "парниковый эффект".

Однако каждый школьник знает, что можно производить водород и из воды, расщепляя молекулу воды на водород и кислород в процессе, который называется электролиз. До сих пор этот процесс был более дорогим в промышленном масштабе, поскольку требует больших затрат энергии, да и производство электричества само по себе загрязняет окружающую среду. Исследователи из Техниона и всего мира разрабатывают фотоэлектрохимические (PECклетки, которые утилизируют солнечную энергию и используют ее для расщепления воды на водород и кислород напрямую, без необходимости во внешнем источнике энергии. 

В разработке солнечных ферм PEC для производства водорода исследователи столкнулись с тремя основными проблемами:  

  •   сохранение водорода и кислорода разделенными;
  •  собирание водорода из миллионов PEC-ячеек;
  •   транспортировка водорода к точке продажи.

Группа исследователей из Техниона решила все эти проблемы, разработав новый метод разделения воды PEC-ячейками. При его применении водород и кислород формируются в двух отдельных ячейках - одна производит водород, вторая - кислород. Это резко контрастирует с конвенциональным методом, при котором водород и кислород производятся в одной и той же ячейке, разделенной тонкой мембраной, которая препятствует смешиванию газов и получению горючей и взрывоопасной смеси. 

Новый процесс позволяет географически разделить солнечные фермы с миллионами PEC-ячеек, производящих исключительно кислород, и место, где водород производится централизованно, эффективно и выгодно. Это было достигнуто с помощьюу пары вспомогательных электродов, сделанных из гидроксида никеля, недорого материала, применяемого при изготовлении перезаряжаемых аккумуляторов. Электроды соединены металлической проволокой. 

«В статье мы описываем новый метод выработки водорода путем физического разделения производства водорода и производства кислорода», - подчеркивает Ландман. «По нашим оценкам стоимости, наш метод может успешно конкурировать с ныне применяемыми методами разделения воды и служить дешевой и безопасной платформой для производства водорода». 

Эта диаграмма демонстрирует обычное PEC-устройство с мембраной, разделяющей два продукта (кислород справа, водород слева)

На второй диаграмме отображена технология, разработанная в Технионе: кислород и водород производятся и хранятся в совершенно отдельных ячейках. По словам Ландман, один из электродов (анод) может быть заменен светочувствительным электродом (фото-анодом), так что превращение воды и солнечной энергии в водородное топливо и кислород может происходить напрямую одновременно в обеих ячейках.



​Однако это еще не все. Исследователи Техниона стремятся добиться полного географического разделения мест производства кислорода и водорода: в одном месте будет ферма солнечных батарей, которая собирает энергию солнца и производит кислород, а в другом месте, удаленном на километры, централизованно будет происходить производство водорода. Таким образом вместо транспортировки сжатого водорода с места его производства к точке продаже будет нужно только поменять  местами вспомогательные электроды между местами производства. Экономические расчеты, выполненные в сотрудничестве с исследователями из Evonik Creavis GmbH и института солнечных исследований в Германском Аэрокосмическом центре (DLR), показывают потенциал для существенной экономии как во внедрении, так и в производстве водорода таким методом. 

31 октября Ландман заняла первое место в соревновании «Диссертация за 3 минуты» в категории «энергия» в Австралии. Соревнования проводились по инициативе университета в Квинсленде, от участников требовалось представить новаторское исследование за три минуты. В своей лекции, с которой можно ознакомиться по ссылке, Ландман кратко представила текущее исследование. 

Разработанный в Технионе метод разделения производства водорода и кислорода лег в основу новой двухступенчатой технологии электролиза. Эта технология, разработанная доктором Хен Дотан, позволяет осуществить производство водорода при высоком давлении с беспрецедентной эффективностью, что существенно уменьшает стоимость производства. В данный момент технология находится в стадии до-индустриальной разработки.



Источник: MFA
Фото: Технион

Отправьте эту страницу друзьям!

Оставьте свой комментарий!

Читайте также:

Наука и технологии
7.01.2018

Морские губки покажут человечеству новые технологии стеклопроизводства

Природа давно освоила создание очень сложных стеклянных структур в низких температурах -...
Наука и технологии
19.08.2017

Израильские и канадские исследователи хотят увидеть ночь в новом свете

Информация о мерцании освещения в масштабах города дает полезные данные об электросети, позволяя визуально распознавать...
Наука и технологии
4.08.2017

Отравленные подводные стрелы: израильские исследователи изучают медуз

Проведенное в Технионе исследование - первое, объясняющее уникальность стрекательного...

Лента новостей:

Израиль
Израиль
17.06.2018

Террористы из Шхема готовили взрывы в Иерусалиме и Тель-Авиве

В районе Шхема силами безопасности Израиля были задержаны более 20 боевиков, готовивших теракты...
Израиль
15.06.2018

В аэропорту арестована подозреваемая в терроре гражданка Турции

Арест прошел на фоне резкого ухудшения отношений между двумя странами.
В мире
В мире
17.06.2018

ЦАХАЛ атаковал в Газе автомобиль руководителя группы поджигателей

Из Газы сообщают: автомобиль был атакован беспилотным самолетом в районе аш-Шаджайя. Сведений о пострадавших...
В мире
16.06.2018

Турецкий премьер о «Евровидении»: Израиль не победил, израильская певица не умеет петь

Премьер-министр Турции Бинали Йылдырым заявил, выступая в телешоу Babala TV, что "Израиль...
В мире
15.06.2018

Новая российская эмиграция

Система Путина заставляет уезжать из страны молодежь, деятелей искусства, предпринимателей.
В мире
15.06.2018

Из-за Израиля: США покинут Совет ООН по правам человека

Соединенные Штаты могут вскоре покинуть Совет ООН по правам человека(UNHRC).
Бизнес
Бизнес
22.05.2018

Карта израильских стартапов по данным ЦСБ

Центральное статистическое бюро Израиля опубликовало данные о стартап-компаниях, действующих в стране в 2011-2016...
Бизнес
27.03.2018
 Дэнни Чабино

Поднимите себе минимальную зарплату

Чаще всего, наёмный рабочий представляется нам рабом на галерах. Он вынужден мириться с враждебной обстановкой и ненавистным...
Бизнес
23.03.2018

Волшебная Беларусь

Израильтяне все чаще отдыхают в Стране Озёр
Наука и технологии
Наука и технологии
17.06.2018

На раскопках на Севере Израиля найдена 3000-летняя царская голова

"Находка дает нам уникальную возможность посмотреть в глаза человеку из библейского прошлого."​
Наука и технологии
13.06.2018

На танки Abrams устанавливают израильскую систему активной защиты

Американская армия начала установку на свой основной танк поля боя - Abrams M1A2 систему активной защиты израильского...
Медицина
Медицина
27.05.2018

Как быстро припаркованная на солнце машина становится опасной для ребенка внутри

Чтобы определить, сколько времени понадобится транспортному средству для...
Медицина
23.04.2018

Сеть «Супер-Фарм» начинает продавать медицинскую марихуану

Сеть «Супер-Фарм» объявила о начале продажи медицинской марихуаны в своих филиалах.
Медицина
13.03.2018

Куришь? Пьешь вино и пиво? Ты долгожитель из Тель-Авива: ВОЗ в шоке от Израиля

Этот непонятный Израиль: граждане еврейского государства не жалеют ничего для живота своего....
Медицина
10.03.2018

Сирийка перешла границу с Израилем, чтобы родить

Женщине сделали редкую операцию, в результате которой на свет появился мальчик.
Деньги
Деньги
5.06.2018

Солдаты-одиночки после демобилизации получат помощь в открытии своего бизнеса

Расширяется программа поддержки предпринимательства, действующая под эгидой министерства экономики, на демобилизованных...
Деньги
28.05.2018

Кахлон распорядился найти бюджет на укрепление Севера от ракетных обстрелов

Министр финансов Моше Кахлон (“Кулану”) встретился в конце минувшей недели с командующим Управлением тылом генерал-майором...
Деньги
28.05.2018
 Вадим Бляйхер

На работе случилась беда

Трудно представить, но каждый день происходят десятки аварий, во время работы или из-за работы, по дороге на производство либо домой.
Деньги
23.05.2018

Моше Кахлон подписал указ о существенном снижении цен на лекарства

“Мы продолжаем борьбу с дороговизной жизни в Израиле, делая медицину более доступной для людей"
Культура
Культура
14.06.2018

Динозавры атакуют Израиль!

"МИР ЮРСКОГО ПЕРИОДА 2" на русском языке уже в кинотеатрах Израиля!
Культура
7.06.2018

Чужие среди своих

Израиль – наш дом, но кто из нас не слышал: «Убирайтесь обратно!»
Культура
5.05.2018

На Каннском фестивале впервые откроют павильон «Палестины»

На Каннском кинофестивале, который откроется во Франции на следующей неделе, впервые в истории поднимут флаг Палестинской национальной администрации,...
Культура
3.05.2018

Одна на всех

9 мая – день памяти и скорби или парадов и гуляний?
Публицистика
Публицистика
17.06.2018
 Филипп Карл Зальцман

Канада: антисемитизм другого рода? Часть 1

В Канаде Ваэль аль-Гитави, имам исламского...
Публицистика
13.06.2018
 Галит Дисталь Атбарян

Победитель получает всё

Вчера я написала, что «они» побеждают, что «они» протиснулись на каждую ключевую должность израильского...
Публицистика
12.06.2018
 Альфред Кох

Чувство опасности

Европейцы бесились с жиру и размякли мозгами. У них исчезло чувство опасности и пропал инстинкт самосохранения.
Публицистика
11.06.2018
 Илья Дубинский

Зато «милки» дешевый...

Знатное событие произошло в Бундестаге.
Публицистика
10.06.2018
 Роберт Спенсер

Предательство Обамы оказалось даже хуже, чем мы полагали

Но привилегия левых оградит его от всякой ответственности.
Репатриация
Репатриация
29.05.2018

206 репатриантов из 3 стран прибыли в Израиль

206 новых репатриантов из Украины, Бразилии и Аргентины прибыли вчера и сегодня (понедельник и вторник) в аэропорт Бен-Гурион рейсами Фонда...
Репатриация
27.02.2018

На праздник Пурим: 185 репатриантов приземлились в Израиле

185 репатриантов из Украины прибыли сегодня в Израиль на специальном рейсе, организованным Фондом дружбы.
Репатриация
12.02.2018

Израильский рынок труда не ждет репатриантов с распростертыми объятиями

Некоммерческая организация «Гваим» (Высоты), оказывающая помощь в поиске работы новым репатриантам с высшим образованием,...
Юмор
Юмор
2.06.2018

«Нихреновости». Май 2018

Cамый неубиваемый видеожурнал Израиля - Нихреновости
Юмор
9.04.2018
 Александр Непомнящий

Краткое содержание минувшей ночи

Сирия (зализывая раны): Аааааааай...  Иран (потирая ушибы): Ооооооооооооох......
Юмор
6.04.2018

«Нихреновости». Выпуск № 52

Держите руку на пульсе, пока он есть. Нихреновости.
Юмор
24.03.2018

«Нихреновости». Выпуск № 50

Пятидесятый выпуск видео-дайджеста Нихреновости немного особый. Авторы журнала решили подёргать...
Юмор
16.03.2018

«Нихреновости». Выпуск № 49

Страшно, но не больно - Нихреновости.