Исследование подтвердило, что катализатор остается стабильным и функциональным на протяжении десяти циклов.
Исследователи из Бирмингемского университета разработали метод получения водорода при более низких температурах с использованием перовскитного катализатора. Группа исследователей показала, что термохимическое расщепление воды может происходить при температурах от 150°C (302°F) до 500°C (932°F).
Это означает снижение температуры на 500 °C, или 900 °F, по сравнению с существующими методами. Стандартные термохимические циклы обычно требуют температуры от 1300 °C (2372 °F) до 1500 °C (2732 °F) для регенерации катализатора.
«Исследование, опубликованное в Международном журнале водородной энергетики, показало, что катализатор может производить значительное количество водорода в диапазоне температур 150-500°C и регенерироваться при температурах от 700 до 1000°C», — говорится в пресс-релизе группы исследователей.
Исследовательскую группу из Школы химической инженерии университета возглавил профессор Юлун Дин. Они определили конкретную формулу перовскита под названием BNCF100, которая состоит из бария, ниобия, кальция и железа.
Эти материалы доступны, нетоксичны и не требуют сложного синтеза. Исследование подтвердило, что катализатор остается стабильным и функциональным в течение десяти производственных циклов. Рентгенодифракционный анализ показал, что материал претерпевает очень незначительные структурные изменения в процессе расщепления воды.
Решение текущих производственных проблем
«Более низкая общая температура процесса может позволить производить водород вблизи электростанций, использующих возобновляемые источники энергии, а такие ключевые отрасли промышленности, как сталелитейная, цементная, стекольная и химическая, обладают большим количеством отработанного тепла, которое можно использовать в качестве теплового источника для низкотемпературного производства водорода», — отметил профессор Дин.
Производство водорода на месте снижает потребность в специализированной инфраструктуре, необходимой для транспортировки и хранения на большие расстояния, что часто ограничивает использование водородного топлива.
«Водород — самый распространенный элемент во Вселенной, но на Земле он относительно редок в виде чистого газообразного водорода», — говорится в пресс-релизе. «В основном он находится в связанном состоянии с другими молекулами, чаще всего с водой и углеводородами, такими как природный газ, содержащий преимущественно метан, уголь или нефть».
Для использования водорода в качестве топлива эти молекулы должны быть расщеплены на составляющие части. Хотя водород не выделяет углеродных выбросов в месте использования, примерно 95% его текущего производства основано на ископаемом топливе.
Паровая конверсия метана обеспечивает почти половину мирового предложения, но в качестве побочного продукта производит углекислый газ. Электролиз является более чистым методом, но в настоящее время обеспечивает лишь 4% предложения, поскольку он дороже.
«Фотонные методы используют свет для химического превращения воды в водород, но они находятся на начальной стадии развития и сталкиваются со значительными проблемами в плане эффективности, масштабируемости и экономической целесообразности», — подчеркивается в пресс-релизе.
Разработка наиболее эффективного метода
Анализ экономической конкурентоспособности показывает, что расщепление воды с использованием этого перовскитного катализатора обходится дешевле, чем производство «голубого» водорода из метана или «зеленого» водорода методом электролиза. Это экономическое преимущество наиболее заметно в регионах с низкими тарифами на возобновляемую энергию, таких как Австралия.
Исследование было проведено в сотрудничестве между Бирмингемским университетом и Пекинским университетом науки и технологий. Компания University of Birmingham Enterprise подала заявку на патент на использование катализаторов BNCF в низкотемпературном расщеплении воды.
В настоящее время университет ищет промышленных партнеров для развития этой технологии и ее применения в Великобритании и Европе. Метод разработан как для централизованного производства, так и для локального производства на промышленных предприятиях.
«Наши исследования выявили катализатор, способный производить значительное количество водорода при относительно низких температурах, а предварительное технико-экономическое исследование показывает, что он экономически выгоден по сравнению с существующими «голубыми» и «зелеными» способами производства водорода», — заключил профессор Дин.
Sourse: interestingengineering.com
