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
18.01.2019

Израильские военные спасли француза, заплывшего в Газу

Поврежденную ураганом яхту с поломанной рулевой системой обнаружили у берегов Газы.
Израиль
17.01.2019

«Секс за назначения»: Эфи Навэ подал в отставку

Председатель коллегии адвокатов Израиля Эфи Наве, подозреваемый в получении взяток сексом за продвижение кандидатов через комитет по назначению судей, ушел с занимаемого...
Израиль
17.01.2019

Главный подозреваемый по делу о «взятках сексом»: глава коллегии адвокатов Израиля Эфи Навэ

Разрешена к публикации информация о том, что главным фигурантом дела о коррупции и "взятках сексом" является...
Израиль
17.01.2019

Полиция: наблюдатели ООН бьют солдат в Хевроне, чтобы жить хорошо

В ведомстве рекомендуют правительству не продлевать мандат миссии, истекающий в будущем месяце....
В мире
В мире
14.01.2019

В Греции Холокост превратили в игру

Популярная квест-комната по "Списку Шиндлера" работает в Греции уже 2 года, не вызывая возмущения
В мире
14.01.2019

«Аль-Джарида»: в результате атаки ЦАХАЛа в Дамаске ранены командиры КСИР и «Хизбаллы»

Кувейтское издание пишет, что, помимо складов с оружием, израильские ВВС нанесли удар по месту сбора иранских,...
В мире
13.01.2019

Михаил Жванецкий поддержал кандидатуру Зеленского

Михаил Жванецкий поделился своим мнением по поводу предвыборной ситуации в Украине.
Бизнес
Бизнес
28.12.2018

Израиль станет новым конкурентом на рынке каннабиса

Кнессет принял решение одобрить экспорт марихуанны с целью расширить экономическое влияние Израиля...
Бизнес
1.11.2018

Трансляторы с большой дороги

Как бизнесу сберечь 85 тысяч шекелей, - советы адвоката
Бизнес
31.07.2018

WeWork приходит в Хайфу

Новый филиал знаменитой сети открывается на севере страны
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...
Наука и технологии
Наука и технологии
4.01.2019

Израиль приобрел украинскую радиолокационную систему

В Израиль доставили радиолокационную систему украинского производства, купленную предприятием Airsom Ltd.
Медицина
Медицина
21.11.2018

Школы и садики перекроют доступ тем, кто не прошел вакцинацию

Кнессет утвердил в предварительном чтении поправку к закону о государственном здравоохранении, касающуюся вопросов...
Медицина
8.10.2018

Где в Израиле больше всего болеют раком

Минздрав Израиля и Ассоциация борьбы с раком обнародовали "онкологическую карту" страны.
Медицина
27.08.2018

Сын Караченцова: в Израиле отцу не помогли, в Красногорске лечат лучше

А. Караченцов сообщил, что раковая опухоль уменьшилась лишь после вмешательства...
Медицина
23.08.2018

Еще один израильтянин скончался от западно-нильской лихорадки

Министерство здравоохранения сообщило, что еще один человек скончался от осложнений, вызванных вирусом западно-нильской лихорадки.
Деньги
Деньги
18.12.2018

Израиль: цены падают, а зарплаты растут

Хорошие новости - в том, что доходы израильтян быстро растут.
Деньги
16.12.2018

Израиль: официантов заставят платить НДС с чаевых

Согласно постановлению суда по трудовых вопросам, с 1 января...
Деньги
14.12.2018

Готовьтесь к новому росту цен

В 2019 году израильтянам придется потуже затянуть пояса: цены на продукты питания последние четыре месяца идут вверх....
Культура
Культура
14.01.2019

Галь Гадот признали самой сексуальной еврейской актрисой

Популярное интернет-издание назвало список самых влиятельных женщин-евреек мира всех времен,...
Культура
11.01.2019

Жительница Бейт-Шеана на прогулке нашла 1700-летние римские бюсты

Скорее всего, речь идет о погребальной портретной скульптуре позднего римского периода.​​
Культура
10.01.2019

Врачи или знахари?

Почему в Израиле все более популярной становится нетрадиционная медицина?
Культура
3.01.2019

Обратная сторона израильской медицины

И как получить то самое, легендарное медобслуживание?
Культура
27.12.2018

Похищение собственных детей

Израильтяне похищают собственных детей и вывозят их за границу.
Публицистика
Публицистика
15.01.2019
 Инесса Вербицкая

Про любовь к арабам

Все вы знаете, как складываются мои отношения с арабами в Израиле. Окулист пытался...
Публицистика
13.01.2019
 Юрий Моор

Молчаливо-болтливые генералы

Только враги еврейского Израиля хотят, чтобы...
Публицистика
12.01.2019
 Игорь Черниховский

Скорбь Роджера Уотерса

Вот мы и дожили до того времени, когда к власти в мире пришло поколение...
Репатриация
Репатриация
13.12.2018
 Эли Гервиц

Экстрадиция. Из Израиля выдачи нет?

Мы много лет занимаемся ликбезом, разъясняя нашим читателям, что Израиль,...
Репатриация
26.11.2018

На фоне конфликта с Россией: 330 репатриантов из Украины прибыли в Израиль

Экономическая ситуация, пренебрежение гражданами страны, отсутствие работы...
Репатриация
31.10.2018

В Израиль прибыли 300 репатриантов из Украины

Среди новоприбывших тренер по баскетболу, журналистка и ресторатор
Юмор
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...
Юмор
28.09.2018
 Юрий Моор

Хроники первой русско-еврейской войны

На очередных выборах к власти в Израиле пришло лево-центристское правительство,...
Юмор
30.06.2018

«Нихреновости». Июнь 2018

Видеожурнал для настоящих чемпионов: Нихреновости.
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