Kas ir ūdens sadalīšana?

Īsā atbilde

Ūdens sadalīšana ir process, kurā ūdens ķīmiskais savienojums tiek sadalīts tā sastāvā esošajos ūdeņraža un skābekļa elementos. Ir daudzas pieejas ūdens sadalīšanai, no kurām visizplatītākā ir elektrolīze, kad elektriskā strāva tiek laista caur ūdeni, veidojot ūdeņraža un skābekļa jonus. Lai gan daudzas ūdens sadalīšanas metodes nav energoefektīvas attiecībā uz enerģiju, kas nepieciešama ūdeņraža un skābekļa atdalīšanai no ūdens, salīdzinot ar enerģiju, ko vēlāk var iegūt no tīra ūdeņraža degvielai, process tomēr tiek uzskatīts par potenciālu alternatīvu ūdens aizstāšanai. atkarība no fosilā kurināmā. Lietojumprogrammas, kurās izmanto saules enerģiju un jaunus ķīmiskos katalizatorus ūdens sadalīšanai, piedāvā daudzsološu metodi atjaunojamās enerģijas ieguvei, neradot siltumnīcefekta gāzu emisijas vai citus piesārņotājus.

Fotokatalītiskā ūdens sadalīšana, izmantojot gaismas enerģiju vai citus atjaunojamos enerģijas avotus, piemēram, vēja enerģiju, tagad tiek izmantota, lai radītu elektrisko strāvu jaunos elektrolīzes veidos. Mērķis ir izveidot ūdens sadalīšanas sistēmu, kas pilnībā tiek darbināta ar atjaunojamiem enerģijas avotiem, piemēram, saules gaismu, padarot ūdeņraža ražošanu konkurētspējīgu ar fosilo kurināmo. Izaicinājums šajā procesā ir bijis izstrādāt elektrodus, kas būtu izgatavoti no lētiem un izturīgiem materiāliem. Ir konstatēts, ka kobalta un niķeļa borāta savienojumi piedāvā paaugstinātu efektivitāti, un tie ir lēti un viegli ražojami. Lai gan šie jaunie elektrodu savienojumi ir droši komerciālās saules enerģijas ražošanas sistēmās, tie vēl nevar konkurēt ar rūpniecisko elektrolīzes metožu efektivitāti, kurās kā elektrolītu šķīdumi tiek izmantoti bīstami sārmu savienojumi.

Ūdens sadalīšanas mehānismi, kas piedāvā vissološāko enerģijas ieguves ziņā, ir balstīti uz fotosintēzes procesu, ko augi izmanto, lai pārvērstu saules gaismu ķīmiskajā enerģijā. Lai gan dabiskās sistēmas šim nolūkam ir ļoti lēnas, un mākslīgās sistēmas, kas to atdarina, sākotnēji bija mazāk nekā 1%, kad 1972. gadā Japānā tika uzsākta to izpēte, jauni procesi palielina ūdeņraža ražošanas līmeni. Japāņu pētnieki 2007. gadā sāka pārklāt elektrodus, kas izgatavoti no hidrogenēta mikrokristāliskā silīcija, ar platīna nanodaļiņām, kas vēl vairāk palielināja elektrodu stabilitāti un kalpošanas laiku, kā arī to katalītisko spēju ūdens sadalīšanā.

Līdzīgu pētījumu Nacionālajā atjaunojamās enerģijas laboratorijā (NREL) Amerikas Savienotajās Valstīs mērķis ir saules enerģijas un ūdeņraža efektivitātes konversijas līmenis 14% 2015. gadā ar palielinātu elektrodu izturību no 1,000 stundām 2005. gadā. Palielinoties šai efektivitātei, atbilstošās ūdeņraža degvielas ražošanas izmaksas samazinās, un H ražošanas izmaksas ir ASV dolāri (USD) par kilogramu ($/kg)

2005. gadā par 360 USD/kg līdz 5 USD/kg 2015. gadā. Pat šajā līmenī ūdens sadalīšana, lai iegūtu ūdeņradi, joprojām ir trīs līdz desmit reizes dārgāka nekā ūdeņraža degvielas ražošana, pārveidojot ūdeņradi.

dabas gāze

. Izpētei vēl ir jāveic zināms attālums, lai tā būtu ekonomiski konkurētspējīga ar iedibināto enerģētikas nozari.

Īsā atbilde

Saistītie jautājumi