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
24.05.2019

Масштабные пожары: Нетаниягу поблагодарил Египет за помощь

Премьер-министр Израиля Биньямин Нетаниягу в пятницу поблагодарил Египет за отправку двух вертолетов...
Израиль
24.05.2019

Украина может перенести посольство в Иерусалим

Верховная Рада Украины зарегистрировала проект постановления о переносе украинского посольства из Тель-Авива в Иерусалим.
Израиль
24.05.2019

Экстремальная жара в Израиле: в центре страны сгорели десятки домов

В Мево Модиим в результате пожара в лесу Бен Шемен сгорели около 50 домов. Несколько домов сгорели в Гимзо. В поселке...
Израиль
23.05.2019

Лесные пожары: население эвакуируют из поселков, к которым приближается огненный фронт

Лесные пожары в районе Бейт-Шемеша, в окрестностях Эльада и на юге Хевронского нагорья.
Израиль
23.05.2019

Статус-кво: На пути к пятому правительству Нетаниягу

За неделю до истечения уже продленного один раз срока, отведенного на формирование пятого правительства Биньямин Нетаниягу на коалиционных...
В мире
В мире
22.05.2019

В Москве жестоко убита активистка еврейской общины

22-летняя активистка еврейской общины в Москве Ривка (Ирина) Ципишева...
В мире
21.05.2019

Катарский телеканал уволил журналистов за ролик о Холокосте

В медиакомпании подчеркнули, что "полностью отвергают оскорбительный...
В мире
20.05.2019

Трамп: «Если Иран хочет войны, мы с ним покончим»

Президент США отреагировал на обстрел американского посольства в Багдаде.
Бизнес
Бизнес
11.02.2019

Amazon и Ebay внедряют скидки для израильтян

Мировые торговые компании Amazon и eBay ведут переговоры с ведущими израильскими банками о создании специальных скидок для израильтян, которые хотят совершать...
Бизнес
29.01.2019

Крупнейшая инвестиция: Intel вложит в Израиль 40 миллиардов

Министр финансов Израиля Моше Кахлон заявил, что американский гигант вложит в израильские операции 40 миллиардов...
Бизнес
20.01.2019

Харьковская область поставит израильтянам кошерное масло

Украинские производители подсолнечного масла готовы поставить в Израиль партию кошерной продукции...
Наука и технологии
Наука и технологии
20.05.2019

Израильские специалисты изобрели революционного робота

Аппарат может передвигаться по суше и по воздуху, а также способен протискиваться в узкие щели. 
Наука и технологии
25.04.2019

Израиль примет участие во Всемирной выставке в Дубае

Израильский МИД сообщил, что Израиль примет участие во Всемирной технологической выставке World EXPO, которая...
Наука и технологии
24.04.2019

Израильские ученые рекомендуют: сделайте вдох - станьте умнее!

Новое исследование подтверждает, что именно обоняние, по всей видимости, было прототипом развития человеческого...
Наука и технологии
17.04.2019

SpaceIL: «Берешит» убила одна введенная команда

Сегодня же опубликован последний снимок Луны, переданный недолетевшим луноходом.
Медицина
Медицина
20.04.2019

Израильский препарат, спасающий при передозировке героином

Препарат рассчитан на помощь при передозировке опиоидными наркотиками, в том числе от передозировки героином. 
Медицина
10.03.2019

Израильские ученые установили: роды после 50 лет не более опасны, чем после 40

Такой вывод был сделан на основании результатов анализа сотен тысяч "карт беременности"....
Деньги
Деньги
8.04.2019

Израиль: пенсии и пособия выплатят досрочно

Институт Национального Страхования Израиля (Битуах Леуми) и Министерство социального страхования объявили о...
Деньги
31.03.2019

Банк Израиля критикует «Цену для новосела»

Банк Израиля в очередной раз выражает сомнения в эффективности методов борьбы Моше Кахлона с жилищной проблемой.
Деньги
4.02.2019

БАГАЦ постановил: табак будет стоить на 25-50 шекелей дороже

В последние годы сотни тысяч израильских курильщиков переключились на табак - из-за драконовских налогов на сигареты. Налог...
Деньги
29.01.2019

Нет выбора - в Израиле поднимут налог на здравоохранение

Моше Бар Симан Тов, генеральный директор министерства здравоохранения, заявил об этом в интервью порталу ynet.
Культура
Культура
18.05.2019

В Тель-Авиве начался финал конкурса «Евровидение-2019»

Представители 26 стран, в том числе Израиля, претендуют на победу в конкурсе. Страна-победитель...
Культура
17.05.2019

Верка Сердючка в шоке от организаторов «Евровидения» и израильтян: ведут себя как дети

"Пытаюсь не раздражаться. Знаете, бардак везде одинаковый, просто на других языках".
Культура
15.05.2019

Женщина без комплексов: Нетта Барзилай выступила без юбки

В номере явно чувствовалась агитация за "равноправие полноты".
Культура
14.05.2019

В Тель-Авиве проходит первый полуфинал «Евровидения»

За путевку в финал борются представители 17 стран. Концертную программу открыла победительница прошлого года Нета Барзилай.
Культура
10.05.2019

Организаторы «Евровидения 2019» пытаются заполнить трибуны

С билетами на конкурс сложилась достаточно непростая ситуация.
Публицистика
Публицистика
22.05.2019
 Александр Непомнящий

За мам и за пап

Реальная цель неистовых хунвейбинов состоит вовсе не в защите чувств меньшинства, а в разрушении...
Публицистика
21.05.2019
 Авраам Шмулевич

Дело молодых. К инаугурации Зеленского

Война – дело молодых/ Лекарство против морщин – сказал классик....
Публицистика
20.05.2019
 Олег Юсупов

Как исландская группа BDS с BDSM перепутала

«Евровидение — это давно уже не музыкальный конкурс....
Публицистика
16.05.2019
 Юрий Фридман-Сарид

Жизнь после смерти

В последнее время, когда преступные соглашения Осло в очередной...
Репатриация
Репатриация
25.02.2019

В память о покойном раввине Экштейне: 243 репатрианта прибыли в Израиль

Дело раввина Экштейна продолжает жить: 243 репатрианта из Украины приземлились в Израиле сегодня утром.
Репатриация
24.02.2019

«Сохнут»: в 2018 году в Израиль прибыли почти 30 тысяч новых репатриантов

По данным Еврейского агентства, за 2018 год в Израиль совершили алию свыше 29.600 человек – на 5% больше, чем...
Репатриация
29.01.2019

Для евреев-репатриантов из Украины выделили отдельный авиарейс

В понедельник 250 украинских евреев прилетели в Израиль. Многие из них спасаются от вооруженного конфликта на востоке Украины.
Юмор
Юмор
3.03.2019
 Ян Каганов

Недостающее вставить

Лента полна платных реклам рвущихся в Кнессет Полыхаевых и дешёвых (ой, то есть, бесплатных) статусов...
Юмор
30.01.2019
 Олег Юсупов

Демократы исламского мира будут наблюдать за выборами в Израиле

Оплоты демократии — Алжир, Египет, Иордания, Ливан, Марокко, Палестинская национальная администрация,...
Юмор
18.01.2019
 Олег Юсупов

От неподъемных налогов треть американцев бегут в Россию

Куда приведёт Соединённые Штаты массовое бегство из страны? К развалу Империи? К...
Юмор
26.12.2018
 Олег Юсупов

Гондурас атаковал Сирию

Вечером 25 декабря, без каких-либо надписей на ракетах, без твиттов и постов в ФБ, полностью презрев всякие запреты...