Со времен промышленной революции воздействие энергии на окружающую среду вызывало озабоченность. В последнее время это побудило исследователей искать жизнеспособные варианты чистых и возобновляемых источников энергии.
Благодаря своей доступности и экологичности водород является реальной альтернативой ископаемому топливу в энергетике. Однако из-за низкой плотности водород трудно эффективно транспортировать, а многие бортовые методы производства водорода медленны и энергоемки.
Исследователи из Китайской академии наук в Пекине и Университета Цинхуа в Пекине исследуют производство водорода по запросу в режиме реального времени для использования в топливных элементах, которые представляют собой тихую и чистую форму энергии. Они описывают свои результаты в Journal of Renewable and Sustainable Energy от AIP Publishing.
Исследователи использовали сплав - комбинацию металлов - галлия, индия, олова и висмута для получения водорода. Когда сплав встречается с алюминиевой пластиной, погруженной в воду, выделяется водород. Этот водород соединен с топливным элементом с протонообменной мембраной, типом топливного элемента, в котором химическая энергия преобразуется в электрическую.
«По сравнению с традиционными методами производства электроэнергии, PEMFC обладает более высокой эффективностью преобразования», - сказал автор Цзин Лю, профессор Китайской академии наук и Университета Цинхуа.«Он может запускаться быстро и работать тихо. Более того, ключевым преимуществом этого процесса является то, что единственным продуктом, который он производит, является вода, что делает его экологически безопасным».
Они обнаружили, что добавление висмута в сплав оказывает большое влияние на образование водорода. По сравнению со сплавом галлия, индия и олова сплав, включающий висмут, приводит к более стабильной и продолжительной реакции образования водорода. Однако важно иметь возможность перерабатывать сплав, чтобы еще больше снизить затраты и воздействие на окружающую среду.
"Существуют различные проблемы в существующих методах послереакционного разделения смесей", - сказал Лю. «Кислотный или щелочной раствор может растворить гидроксид алюминия, но также вызывает коррозию и проблемы с загрязнением».
Другие методы удаления побочных продуктов сложны и неэффективны, и проблема отвода тепла в процессе реакции с водородом также нуждается в оптимизации. Как только эти трудности будут решены, эту технологию можно будет использовать для приложений от транспорта до портативных устройств.
«Преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет производить водород в режиме реального времени и по запросу», - сказал Лю. «Это может дать возможность для эры зеленой и устойчивой энергетики».