Новый процесс может раскрыть огромный потенциал водородного транспорта.

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Крузе разработали новый экономически эффективный метод получения большого количества водородного топлива, используя реакционную способность алюминия, сообщается в пресс-релизе. Они надеются, что их процесс может быть масштабирован для массового коммерческого использования.

Пузырьки газообразного водорода образуются в результате реакции воды с алюминиево-галлиевым композитом. Калифорнийский университет.  (Credit: Amberchan et al., Applied Nano Materials 2022)

реклама

 

Ученые давно пытаются реализовать свойство алюминия отделять кислород от молекул воды для получения газообразного водорода. Теперь, в новом исследовании, опубликованном в журнале Applied Nano Materials, группа исследователей рассказала, как им удалось получить дешевый композит из сплава галлия и алюминия для создания наночастиц Al, быстро вступающих в реакцию с водой и вырабатывающих большое количество водорода.

После реакции, которая, по словам разработчиков, " выделяет 90% водорода, который теоретически может быть получен в результате реакции всего алюминия в композите", галлий может быть легко восстановлен для повторного использования. "Нам не требуется никаких затрат энергии, а водород выделяется просто с невероятной скоростью. Я никогда не видел ничего подобного", - сказал профессор химии UCSC Скотт Оливер.

Сканирующая электронная микроскопия композита показывает наночастицы алюминия в матрице галлия. Калифорнийский университет. (Credit: Amberchan et al., Applied Nano Materials 2022)

Масштабируемый метод производства водорода в огромных объемах

Реакция между алюминием и галлием происходит потому, что галлий удаляет покрытие из оксида алюминия, которое образовывается при контакте материала с водой. Когда исследователи провели измерения в своих экспериментах, они обнаружили, что формирование наночастиц алюминия во время реакции объясняет очень высокую скорость генерации водорода.

Таким образом, галлий не только растворяет оксид алюминия, но и расщепляет металл до состояния наночастиц. "Галлий разделяет наночастицы и не дает им объединяться в более крупные фрагменты", - сказал соавтор статьи Бактан Сингарам.

"Люди изо всех сил старались получить наночастицы алюминия, а здесь мы производим их при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре".

Исследователи говорят, что композит для их метода может быть легко изготовлен из легкодоступных источников алюминия, включая использованную фольгу и консервные банки. Хотя галлий менее распространен и стоит дорого, ученые говорят, что его легко восстановить и использовать повторно, что позволит сделать их метод масштабируемым для массового использования, поскольку мир все больше экспериментирует с новыми видами водородного транспорта. Эта разработка может стимулировать компании к созданию автомобилей на водородном топливе, а также поддержать работу таких фирм, как Destinus (Швейцария),  которые стремятся улучшить экологическое воздействие грузовых и пассажирских авиаперевозок, изменив представление общественности о водородных самолетах как средстве транспортировки грузов. Коммерческая реализация не является само собой разумеющейся, но компоненты легко доступны, а стимул сейчас как никогда актуален.

Источники:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.1c04331
https://news.ucsc.edu/2022/02/hydrogen-production.html
https://patents.google.com/patent/WO2020223489A1/e?oq=WO+2020%2f223489