Как се получава водород от соларна енергия и селскостопански отпадъци

Инженери от Илинойския университет в Чикаго (UIC) участват в разработването на нов метод за получаване на газообразен водород от вода чрез използването само на соларна енергия и селскостопански отпадъци, като оборски тор или растителни обвивки. Методът редуцира енергията, необходима за извличането на водорода от водата, с 600%, създавайки нови възможности за устойчиво, щадящо климата химично производство.

Базираните на водород горива са сред най-обещаващите източници на чиста енергия. Производството на чист водороден газ обаче е енергоемък процес, който често изисква използването на въглища или природен газ и големи количества електроенергия.

В статия за Cell Reports Physical Science мултиинституционален екип, воден от инженера от UIC Мийнеш Сингх, разкрива новия процес за производство на зелен водород. При метода се използва богатото на въглерод вещество биологичен въглен, за да се намали количеството на необходимата енергия за превръщането на водата във водород. Чрез използването на възобновяеми енергийни източници и улавянето на страничните продукти за други приложения емисиите на парникови газове от процеса могат да бъдат сведени до нула.

Водород от биологичен въглен

“Ние сме първата група, която показва, че може да се произвежда водород, като се използва биомаса при частица от волта. Това е трансформираща технология”, казва Сингх, който е доцент в катедрата по химично инженерство.

Електролизата, процесът на разделяне на водата на водород и кислород, изисква електрически ток. В промишлени условия за генерирането на тази електроенергия обикновено се използват изкопаеми горива. През последните години обаче учените намаляват необходимото напрежение за разделяне на водата чрез включването на източник на въглерод в реакцията. При този процес обаче също се използват въглища или скъпоструващи химикали, а в допълнение като страничен продукт се отделя и въглероден диоксид.

Сингх и колегите му модифицират този процес като използват отпадъчна биомаса. Смесвайки сярна киселина със селскостопански отпадъци, те създават подобната на суспензия субстанция биологичен въглен.

Екипът експериментира с различни видове биовъглен, като при добавянето на който и да е от тях в камерата за електролиза енергийните изисквания за превръщането на водата във водород се понижават. Най-високи показатели демонстрира оборският тор, който понижава енергийните потребности 6-кратно, до около 1/5 от волта.
Енергийните потребности са достатъчно ниски, че да могат учените да захранят реакцията с една стандартна силициева соларна клетка, генерираща близо 15 милиампера при 0,5 волта. Това е по-малко от количеството енергия, генерирана от една AA батерия.

За да стане процесът въглеродно неутрален, генерираният от реакцията въглероден диоксид трябва да бъде уловен. Сингх казва, че това също може да донесе екологични и икономически ползи, като газът се използва например за производството на газирани напитки, етилен и други химикали с приложение в пластмасовата индустрия.