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
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
19.08.2018

Письмо 15-летнего израильтянина генсеку ООН

В Международный день молодежи, ежегодно отмечаемый 12 августа, 15-летний израильтянин Ури Хацрони из расположенного на...
Израиль
19.08.2018

Советник президента США по нацбезопасности Джон Болтон прибыл в Израиль

В воскресенье, 19 августа, в Израиль с первым официальным визитом в качестве советника президента США по национальной безопасности прибыл Джон...
В мире
В мире
18.08.2018

Генсек ООН предложил ввести в Газу вооруженный контингент «для защиты палестинцев»

Генсек ООН Антониу Гутерриш опубликовал четыре варианта выполнения резолюции Генассамблеи по обеспечению...
В мире
17.08.2018

В Северной Ирландии националисты сожгли израильские флаги

В Северной Ирландии в среду были публично сожжены флаги Израиля и Великобритании в рамках ежегодной акции, которую в...
Бизнес
Бизнес
9.07.2018

IKEA Sale — 11 июля начинается распродажа

IKEA объявила дату начала летней распродажи — 11 июля.
Бизнес
19.06.2018

Открытие бизнеса в США для израильтян станет доступнее

Новые правила ведения бизнеса в США для израильтян создадут прекрасные условия для развития стартапов...
Бизнес
28.05.2018

Закон 6-и минут: революция в службе поддержки в Израиле

Кнессет одобрил закон, согласно которому любая компания, представляющая услуги клиентам будет обязана отвечать на звонки в службу поддержки не позднее,...
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 годах.
Бизнес
24.04.2018
 Илья Липецкер

Сказ о том, как добрые госмонополисты решили немного придушить малый бизнес

Госмонополист банит мелкие кафешки за отказы получать его услуги....
Наука и технологии
Наука и технологии
8.08.2018

Израильские ученые сделали редкое открытие нового светочувствительного белка

Изучение светочувствительных белков открывает новые пути лечения целого ряда нейрональных расстройств.​
Наука и технологии
29.07.2018

Израильские ученые нашли метод получения электричества и водорода из бактерий

Процесс выработки энергии с помощью фотосинтезирующих бактерий происходит без загрязнения окружающей среды.
Наука и технологии
18.07.2018

Израиль испытывает систему перехвата «огненных шаров»

На границе сектора Газы проводят испытания опытных образцов системы «Ястреб», которая будет бороться с «огненными змеями»....
Медицина
Медицина
10.08.2018

Генерал: «Меня тошнит от стыда за перемирие с ХАМАСом»

Бывший начальник штаба Южного округа ЦАХАЛа бригадный генерал запаса Цвика Фогель безапелляционно...
Медицина
18.07.2018

Иранский телеканал выдал российское оружие за израильское

Сирийское новостное агентство SANA сообщило, что в ходе контртеррористической операции, проводившейся...
Медицина
17.07.2018
 Юрий Моор

Ну, они тупые!

Нет, не американцы. Михаил Задорнов внушал эту ложь россиянам, чтобы те расслабились....
Деньги
Деньги
5.08.2018

Моше Кахлон о повышении кредитного рейтинга Израиля

Рейтинг Израиля сейчас находится на уровне США, Австралии, Швейцарии и Сингапура.
Деньги
29.07.2018

Минюст потребовал урезать пенсии бойцам ЦАХАЛ

Минюст и Минфин Израиля требуют сократить пенсионные выплаты бойцам ЦАХАЛ
Деньги
27.07.2018

У ООН закончились деньги

Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш заявил, что бюджет организации опустел и необходимо немедленно исправлять ситуацию. 
Деньги
25.07.2018

«Битуах леуми» – накануне краха?

Сценарий банкротства системы национального страхования – вовсе не гипотетический.
Деньги
23.07.2018

Юг Тель-Авива признан районом национального предпочтения

На оказание помощи африканским нелегалам выделено 28 миллионов шекелей на три года.
Культура
Культура
26.07.2018

Евровидение в Израиле снова поставили под удар

"Телеканал " Кан" требует увеличения бюджета конкурса, иначе Израиль потеряет свои полномочия на проведение...
Культура
17.07.2018

Новое шоу Барона-Коэна: полковник ЦАХАЛ учит детсадовцев разбирать миномет

В минувшее воскресенье британский телеканал Channel 4 выпустил в эфир первую серию сатирической программы Who is America?...
Культура
12.07.2018

Национальная безопасность или жизнь ребенка?

Наш аэропорт стал местом, где разделяют семьи и выдворяют гостей.
Публицистика
Публицистика
19.08.2018
 Григорий Гуревич

Экономика США: провал прогнозов левых

Прошло полтора года, как Трамп вступил в должность президента США. С...
Публицистика
18.08.2018
 Дина Лиснянская

Арабский взгляд: у евреев нет прав на Израиль

Бывший министр культуры Иордании Салах Джарар призвал всех евреев...
Публицистика
18.08.2018
 Мириам Гурова

«Гиря говномера»

Теперь они не отмоются никогда.
Публицистика
17.08.2018
 Виета Униал

Германия: от мнимой микро-агрессии к реальной макро-трансформации

Пока политический истеблишмент и мэйнстримные СМИ Германии с жаром обсуждают...
Публицистика
15.08.2018
 Таль Гильад

Кого я хочу видеть начальником генштаба

В голливудских кинофильмах обычно показывают такой прототип американского генерала - вояку с узким лбом и тяжёлым...
Репатриация
Репатриация
16.07.2018

Игорь Лупинский и Илька Гутман: «Ехать в Израиль – как в Израиль»

Илька Гутман  и Игорь Лупинский– основатели Школы финансовой ответственности, не один раз обжегшись о...
Репатриация
11.06.2018

Иван Ургант репатриировался в Израиль

Российский актер и телевизионный ведущий обзавелся израильским паспортом.
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...
Репатриация
29.03.2018

В этом году в Иерусалиме: более 5200 репатриантов впервые отпразднуют Песах в Израиле

В канун праздника в Израиле приземлился рейс Фонда Дружбы с репатриантами из Франции на борту
Юмор
Юмор
12.06.2018
 Ян Каганов

Еврейское порно

Всё-таки я с трудом представляю себе еврейские порнофильмы.
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...
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...