Метан + Солнечный свет + Катализатор = Выбросы

Исследователи из Университета Центральной Флориды говорят, что нашли способ производить водород без выбросов углекислого газа.

Опубликовано

Водород — он в новостях, куда бы вы ни посмотрели. Водород для питания легковых и грузовых автомобилей с нулевым уровнем выбросов, экологически чистая сталь, возобновляемые виды топлива и экологически чистые удобрения. Многие полагают, что водород может стать ключом к избавлению мира от бедствия ископаемого топлива. Но как это получить?

Хотя он является основным компонентом воды и ископаемого топлива, он настолько прочно связан с другими атомами, что для разрыва этих связей требуется много энергии. В большинстве случаев необходимая энергия поступает от сжигания ископаемого топлива, что скорее противоречит всей природе водорода с «нулевыми выбросами».

Администрация Байдена планирует продвигать водород с помощью налоговой льготы на производство в размере 3 долларов за килограмм, которая предусмотрена в Законе о снижении инфляции. Проблема для защитников окружающей среды заключается в том, что для производства зеленого водорода путем пропускания электрического тока через воду требуется огромное количество энергии. Они обеспокоены тем, что новые водородные электролизеры поглотят большую часть доступной возобновляемой энергии, что вынудит коммунальные предприятия прибегнуть к тепловой генерации, чтобы компенсировать разницу.

Производство водорода путем реформинга метана (именно таким образом США получают более 95% его поставок) приводит к огромным выбросам углекислого газа. Но что, если бы существовал способ производить водород из метана при комнатной температуре, используя только солнечный свет и не выделяя углекислого газа? Это то, о чем мир хотел бы узнать больше? О, ты уверен!

Исследователи Ричард Блер и Лорен Тетард, оба профессора Университета Центральной Флориды, говорят, что они разработали процесс, который позволяет превращать метан в водород и углерод при комнатной температуре, используя только солнечный свет. Как это часто бывает в научных проектах, открытие было во многом случайным (клей, используемый для стикеров, появился в результате поиска высокопрочного клея для самолетов).

Технология, разработанная командой для получения углерода из дефектного нитрида бора с использованием видимого света, появилась неожиданно. Блэр говорит, что для анализа поверхности катализатора они помещали его в небольшой контейнер, герметизировали его углеводородным газом, например, пропеном, а затем подвергали воздействию лазерного света.

«Каждый раз он делал две вещи, которые меня расстраивали», — говорит он. «Сам катализатор излучал свет, который скрывал все необходимые нам данные, а студент продолжал говорить: «Он сгорает», а я бы сказал, что это невозможно. В катализаторе нет углерода».

Тетард добавляет: «И кислорода не было». Они были в тупике. «Если мы хотели изучить это горящее место, оно должно было быть больше». Как только им удалось получить образец большего размера, они поместили его под электронный микроскоп. «Мы начали замечать некоторые линии, но это рыхлый, грязный порошок, поэтому его не следует заказывать. Но когда мы увеличили масштаб еще немного, мы увидели немного углерода и его большое количество, а сверху прилипал дефектный порошок нитрида бора».

То, что рассматривалось как проблема, на самом деле было случайностью, поскольку открытие позволило бы производить водород при низких температурах и производить углерод в качестве побочного продукта без выбросов парниковых газов или загрязняющих веществ. Последняя часть является ключом к объяснению важности этого открытия.

Закон непредвиденных последствий, издание «Зеленый водород», в полной мере проявляется в нелепой войне России с Украиной (изображение любезно предоставлено Министерством энергетики США).

Технология, разработанная Тетардом и Блером, представляет собой метод создания углеродных нано- и микромасштабных структур с контролируемыми размерами. Он использует свет и фотокатализатор с дефектной инженерией для создания структурированных, четко определенных нано- и микромасштабных структур из многочисленных источников углерода. Примеры включают метан, этан, пропан, пропен и окись углерода.

«Наш процесс использует парниковый газ — метан — и преобразует его во что-то, что не является парниковым газом, а также в два ценных продукта — водород и углерод», — говорит Блэр. «И мы удалили метан из цикла».