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
15.01.2018

В конце этой недели возможен снегопад в центре Израиля

Ожидается, что до пятницы, включительно, будет дождливо и прохладно. Температура...
Израиль
14.01.2018

Где в Израиле чаще всего угоняют автомобили

Компания "Итуран" обнародовала статистику автоугонов в Израиле.
В мире
В мире
17.01.2018

Абу-Мазен лезет в бутылку: «Иерусалим может стать воротами к войне»

Арабские лидеры опасаются, что США урежут помощь не только пропалестинским организациям.
В мире
16.01.2018

Эрдоган и папа Римский обсудят решение по Иерусалиму

В следующем месяце президент Турции Реджеп Тайип Эрдоган встретится с папой Римским в Ватикане....
В мире
16.01.2018

ООП отменила соглашения Осло и фактически призвала к войне против Израиля

Палестинцы подняли градус конфликта с США и Израилем до максимальной отметки.
В мире
15.01.2018

Ливан запретил фильм Спилберга из-за Израиля

Участники бойкота напомнили о поддержке Спилбергом Еврейского государства во время Второй Ливанской войны.
В мире
15.01.2018

Глава МИД РФ обвинил Израиль в многолетнем обмане стремящихся к миру палестинцев

Сергей Лавров пояснил, что Москва понимает эмоции палестинцев после слов Доналда Трампа.
Бизнес
Бизнес
28.12.2017

Абоненты сотовой связи активно меняют операторов

2017 год на рынке сотовой связи прошел под знаком конкуренции.
Бизнес
25.12.2017

Компания Siemens вложит миллиард шекелей в экономику Израиля

Министерство экономики пришло к соглашению с руководством...
Бизнес
25.12.2017
 Шмуэль Бородецкий

Скрывать налоги – дороже, чем их платить!

Да, на первый взгляд налоги в Израиле немаленькие,...
Бизнес
16.12.2017

Линор Горалик выпустила тельняшки с Зайцем ПЦ

Персонаж популярного комикса появился на тельняшках ручной...
Наука и технологии
Наука и технологии
7.01.2018

Морские губки покажут человечеству новые технологии стеклопроизводства

Природа давно освоила создание очень сложных стеклянных структур в низких температурах - секрет, пока неизвестный человечеству.​​...
Наука и технологии
4.01.2018

В Китае открылся первый израильский технологический университет

Израильский технологический институт Гуандун-Технион, расположенный рядом с кампусом университета Шаньтоу -...
Наука и технологии
2.01.2018

Ученые из Тель-Авива считают, что болезнь Альцгеймера можно вылечить

Исследователи обнаружили, что процесс дегенерации белка зависит от присутствия глюкозы
Медицина
Медицина
25.12.2017
 Ирина Щукина

В новый год со старым диабетом

Главврач института эндокринологии, сахарного диабета и метаболизма...
Медицина
21.12.2017

Израильские врачи отрастили пациенту кость

Врачи клиники «Ха-Эмек» провели первую в мире операцию по пересадке выращенного в лаборатории фрагмента берцовой кости
Деньги
Деньги
12.01.2018

Кахлон и Либерман договорились ускорить реализацию «пенсионной реформы»

Министр финансов Моше Кахлон (“Кулану”) и министр обороны Авигдор Либерман...
Деньги
11.01.2018

Богатые россияне массово подались на ПМЖ в Израиль: тут можно не платить налоги

В 2017 году спрос на профессиональное сопровождение получения россиянами статуса налогового резидента Израиля...
Деньги
10.01.2018

НДИ добилась ускорения реализации пенсионной программы

После длительных переговоров, которые вела партия «Наш дом Израиль» с минфином о досрочной реализации...
Деньги
8.01.2018

В Израиле подешевеет электроэнергия

Стоимость кВт⋅ч будет скорректирована 15 января нынешнего года.
Культура
Культура
8.01.2018
 Либи Земмель

Стартует первый форум PRO_Женщин!

Здесь женщины смогут встречаться, общаться, слушать полезные или смешные...
Культура
4.01.2018

Дело табак

Государство перекрывает курильщикам кислород! Вред от курения – правда или миф?
Культура
2.01.2018

Солист «Армии любовников» пошел волонтером в ЦАХАЛ

Фронтмен группы "Army of Lovers" Жан Пьер Барда, совершивший репатриацию в Израиль более двух лет назад, пошел волонтером в ЦАХАЛ. 
Культура
1.01.2018

Найдена печать правителя Иерусалима, датируемая периодом Первого Храма

В понедельник, 1 января, Управление древностей Израиля анонсировало уникальную находку....
Культура
28.12.2017

В Израиле построили башню Lego рекордной высоты в память об умершем от рака мальчике

В Тель-Авиве построили самую высокую в мире башню из кубиков Lego в память о мальчике,...
Публицистика
Публицистика
16.01.2018
 Мордехай Кейдар

Секрет выживания на Ближнем Востоке

Любая человеческая организация нуждается в постоянном омоложении....
Публицистика
14.01.2018

Яркие цитаты Виктора Топаллера — о себе, о жизни и о политике

Ушедший из жизни 10 января известный русско-американский журналист Виктор Топаллер оставил после себя сотни,...
Публицистика
14.01.2018
 Гали Бат Хорин

Прощайте левые, здравствуй свобода!

Вы должны быть просто побеждены. Не с кем говорить, не с кем спорить и не о чем.
Репатриация
Репатриация
31.12.2017

За год в Израиль приехали более 33 тыс. репатриантов

В уходящем 2017 году население Израиля пополнилось более 33 тыс. репатриантов, сообщили в министерстве...
Репатриация
30.12.2017

Русскоязычная диаспора упрекает Израиль в пренебрежении

"Лимуд" – ведущая организация, объединяющая русскоговорящих евреев по всему миру – вынуждена...
Репатриация
25.12.2017
 Виктория Мартынова

Ожидается возобновление репатриации субботников в Израиль

В скором времени ожидается возобновление репатриации субботников...
Репатриация
19.12.2017

Первый праздник в Израиле

208 новых репатриантов с Украины прибыли в Израиль рейсом, организованным фондом Дружбы, и отметили свой первый праздник в статусе израильтян: зажгли восьмую...
Юмор
Юмор
5.01.2018

«Нихреновости». Выпуск № 39

Видео-дайджест Нихреновости передаёт с мест событий, как всегда с присущей этому журналу прямотой испорченного телефона.
Юмор
29.12.2017

«Нихреновости». Выпуск № 38

Порой бывает забавно мельком оглянуться на прошедший год, соображая, что же пошло не так?.. И вот тут появляются Нихреновости с топовой...