Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили новый способ производства водородного топлива с использованием алюминиевых банок, морской воды и кофейной гущи.
Эту химическую реакцию можно использовать для питания двигателей или топливных элементов морских транспортных средств, которые засасывают морскую воду.
Водород — перспективное топливо для декарбонизации энергетики благодаря чистому сгоранию и высокой энергоемкости. Однако его широкое применение сдерживают сложности с хранением и транспортировкой из-за высокой проницаемости молекул водорода через материалы. Потери водорода не только снижают эффективность, но и негативно влияют на окружающую среду.
Новая технология MIT позволит производить водород непосредственно в транспортном средстве по мере необходимости. Единственным компонентом, требующим транспортировки и хранения, будут алюминиевые гранулы. Они куда стабильнее и удобнее в обращении, нежели громоздкие баллоны с водородом.
В ходе испытаний одна гранула алюминия весом всего 0,3 г, помещенная в свежую деионизированную воду, произвела 400 мл водорода всего за пять минут. Команда подсчитала, что при увеличении масштаба один 1 г гранул может генерировать впечатляющие 1,3 л водорода за пять минут.
Технология основана на довольно простой химической реакции: алюминий сильно реагирует с кислородом. Поэтому, когда вы погружаете его в воду, он быстро отбирает кислород из H2O, оставляя молекулярный водород, который выделяется в виде пузырьков. Проблема в том, что этот процесс обычно длится недолго. По мере его протекания на поверхности металла образуется тонкий слой оксида алюминия, который блокирует доступ чистого алюминия к кислороду.
Добавление других металлов, таких как галлий, разрушает образующийся слой оксида алюминия. Поэтому команда предварительно обрабатывала алюминиевые гранулы сплавом галлия и индия, что позволило реакции продолжаться дольше.
Есть минус — галлий и индий являются редкими и дорогими металлами. Но исследователи обнаружили, что проведение реакции в ионном растворе приводит к тому, что сплав собирается в форму, которую можно повторно использовать. Удобно, что морская вода как раз является ионным раствором.
Изначально реакция в морской воде протекала медленнее, чем в пресной. Для получения того же объема водорода требовалось около двух часов вместо пяти минут. Неожиданное решение было найдено случайно. Добавление обычной кофейной гущи к реакции привело к ее ускорению, сократив время производства водорода до прежних пяти минут.
Идею протестируют на небольшом подводном планере, который, по расчетам, сможет работать до 30 дней подряд, перекачивая морскую воду из окружающей среды через реактор, содержащий 18 кг алюминиевых гранул.
Источник: mail.ru
