Productie en Opslag van Waterstof die Nanotechnologie gebruikt

Door Zal Soutter

Besproken Onderwerpen

Inleiding - de Brandstof van de Waterstof
Kwesties met de Infrastructuur van de Waterstof
Productie van Waterstof
Photocatalytic Nanoparticles
Opslag van Waterstof
De Materialen van de Opslag van Nanostructured
Conclusie
Verwijzingen

Inleiding - de Brandstof van de Waterstof

De Waterstof is een uiterst veelbelovende vorm van energieopslag. Het is geen inherent vernieuwbare energiebron zoals zonnemacht, noch is het a natuurlijk - het voorkomen brandstof zoals methaan of steenkool. Nochtans, het proces waardoor het zijn energie vrijgeeft is zeer efficiënt, en het enige geproduceerde uitlaatgas is zuiver water.



Figuur 1. De Waterstof kon brandstofcellen in voertuigen en gecombineerde hitte en machts (CHP) systemen aandrijven. Hoogste beeldkrediet: Sandia.gov. Het beeldkrediet van de Bodem: ORNL.gov

Terwijl de waterstof als een andere brandstof (het is de brandstof van keus voor ruimteraketten) kan worden gebrand, kan het ook worden gebruikt om elektriciteit in een cel van de waterstofbrandstof direct te veroorzaken. Terwijl de brandstofcellen op andere brandstoffen (methanol, aardgas, enz.) zullen lopen, lopen zij minder proper dan op waterstof, en vereisen hogere werkende temperaturen, duurdere materialen, en zorgvuldiger ontwerp vermijden en bevuilend goede prestaties op lange termijn bereiken.

Kwesties met de Infrastructuur van de Waterstof

De problemen met goedkeuring van waterstof zijn tot zover voortgevloeid uit de productie en de opslag van waterstofgas. De Bestaande processen om waterstof te produceren vereisen een hoop van energie die typisch uit fossiele brandstoffen komt, ontkennend de milieuvoordelen van de anders koolstof-vrije en pollution-free brandstof.

De Opslag van waterstof is ook een kwestie, aangezien het in zijn vrije gasachtige vorm hoogst brandbaar is. Het Opslaan van en het vervoeren van de brandstof veilig zijn daarom een prioriteit. Veel onderzoeksinspanning is in het ontwikkelen van een haalbare commerciële oplossing aan deze problemen, maar tot dusver nutteloos gegaan.

De Nanotechnologie kon meer van de antwoorden geven, nochtans. De veelbelovendste recente ontwikkelingen in waterstofproductie en opslag hebben het gebruik van nieuwe nanomaterials geïmpliceerd om waterstof van water te produceren efficiënter, en de prestaties van de technologieën van de waterstofopslag te verbeteren.

Productie van Waterstof

De meerderheid van waterstof wordt momenteel veroorzaakt door stoomhervorming van aardgas. Ondanks het zijn een goed ontwikkeld, vrij efficiënt proces wanneer het werken op grote schaal, is de stoomhervorming hoogst intensieve energie, en vereist duidelijk een bron van niet vernieuwbaar aardgas.

De Waterstof kan ook door elektrolyse van water worden geproduceerd. Dit vereist ook hopen van energie, typisch een combinatie van hitte en elektroenergie.

Aangezien de energie voor deze processen most likely om uit fossiele brandstofbronnen is te komen, is de waterstof geen vooral „groene“ manier om energie op te slaan. Er is een belangrijke duw in de laatste jaren geweest om sommige methodes te ontwikkelen om vernieuwbare energie - hoofdzakelijk te gebruiken zonne-energie - om waterstof direct te produceren, daardoor makend de brandstof wat het zou moeten zijn: een efficiënt alternatief voor batterijen voor het opslaan van schone energie op grote schaal.

Photocatalytic Nanoparticles

Sommige soorten nanoparticles (titaniumdioxyde, dat een gemeenschappelijk wit pigment in zijn bulkvorm) is hebben zeer sterke photocatalytic activiteit - de capaciteit getoond om de energie van zonlicht te gebruiken om molecules te ontbinden. Tot dusver, is dit meestal toegepast op zelfreinigende oppervlakten, maar heel wat onderzoek is in het onderzoeken van en het optimaliseren van de photocatalytic eigenschappen van diverse nanomaterials voor het verdelen van water in waterstof en zuurstof gegaan.

In 2009, ontdekten de onderzoekers bij Noordoostelijke Universiteit en NIST dat het titaniumdioxyde nanotubes uiterst goede photocatalytic activiteit - meer zo dan heeft wat van de eenvoudige verhoging van beschikbare oppervlakte over nanoparticles zou moeten worden verwacht. De oorzaak werd gevonden om een zeer kleine hoeveelheid kaliumionen op de nanotubeoppervlakten te zijn, toevallig verlaten door het vervaardigingsproces.


Figuur 2. Het Dioxyde van het Titanium nanotubes kan water in waterstof en zuurstof omzetten gebruikend de macht van zonlicht. Het Verdere onderzoek zal proberen om de technologie te optimaliseren zodat kan het met gevestigde natuurlijke op gas-gebaseerde routes concurreren voor de productie van waterstof. Het Krediet van het Beeld: Menon, Noordoostelijke Universiteit.

Opslag van Waterstof

De Veilige, praktische opslag van waterstof is een belangrijke wegversperring aan algemeen gebruik van de brandstof geweest. Het Opslaan van waterstof als samengeperste gas of vloeistof vereist uiterst hoge druk, wat in dure tanks en risico's van lekken of explosies resulteert.

De waterstof van het Sluiten in stevige materialen is lang gezien als voorwaartse manier. Hydride-Vormende materialen kan waterstof absorberen en het veilig opslaan bij veel hogere dichtheid dan op andere manier beschikbaar zijn. Nochtans, kunnen de conventionele materialen hopen van waterstof zeer opslaan, en geen uitersten van temperatuur vereisen om de vangst en versie van waterstof genoeg voor commerciële toepassingen de efficiënt te maken.

De Materialen van de Opslag van Nanostructured

De materialen van Nanostructured hebben unieke en melodieuze eigenschappen die geschikter zijn voor deze toepassing. De onderzoeksteams rond de wereld hebben onderaan nanomaterials gejaagd die waterstof bij hoogte kunnen opslaan - dichtheid. De sleutel moet een materiaal vinden dat controleerbare waterstofaffiniteit heeft, en kan zijn volledige capaciteit van brandstof in de kortste tijd absorberen en vrijgeven mogelijke.

In 2011, ontwikkelden de wetenschappers bij het Nationale Laboratorium van Lawrence Berkley een samengesteld materiaal dat uit magnesium nanoparticles ingebed in een flexibele organische polymeermatrijs wordt samengesteld. Het materiaal kan om waterstofgas veilig selectief te absorberen, het op te slaan bij hoogte - dichtheid als magnesiumhydride, en het vrijgeven wanneer snel vereist.


Figuur 3. Het Magnesium nanoparticles in een polymeermatrijs kon waterstof hoogte veilig en in bevatten - dichtheid, die het toelaat om efficiënt worden opgeslagen en worden vervoerd. Het krediet van het Beeld: Het Nationale Laboratorium van Lawrence Berkeley.

Conclusie

De Nanotechnologie schijnt om de sleutel aan haalbare oplossingen aan de twee grootste problemen te houden die de waterstofeconomie tegenhouden: productie van waterstof die vernieuwbare energiebronnen gebruikt, en veilige opslag en distributie van waterstof rond de wereld.

Productie van Photocatalytic van waterstof van water en opslag die van waterstof nieuwe nanomaterials de gebruikt konden de basis van een haalbare distributieinfrastructuur vormen, effectief toestaand voertuigen en lokale gecombineerde hitte en machts (CHP) systemen om op zonne-energie te lopen, die als schone en efficiënte waterstofbrandstof wordt opgeslagen.

Klik hier voor meer op waterstoftechnologieën van AZoNano.

Verwijzingen

Date Added: Aug 6, 2012 | Updated: Aug 7, 2012

Last Update: 7. August 2012 05:28

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit