Химический прорыв может раскрыть истинный потенциал порошкообразного водорода в качестве топлива

Исследователи из Университета Дикина в Австралии обнаружили, что нитрид бора, бытовой химикат, который обычно используется в красках, косметике, а также в стоматологическом цементе, может раскрыть потенциал водорода в качестве топлива, говорится в пресс-релизе.

В условиях надвигающегося энергетического кризиса и угрозы изменения климата, вызванной использованием ископаемого топлива, потребность в альтернативных видах топлива как никогда высока. Ученые всего мира работают над продвижением использования водорода в качестве альтернативного источника энергии. Однако хранение и транспортировка топлива остаются обременительными и рискованными.

Исследовательская группа из Университета Дикина обнаружила, что решением этой проблемы является скромное химическое вещество под названием нитрид бора, и открытие было настолько неожиданным, что сами исследователи повторили эксперименты 20-30 раз, чтобы подтвердить свои результаты и начать верить в потенциал этого химического вещества.

Будьте впереди своих коллег в области технологий и инженерии — The Blueprint

Как следует из названия, это химическое вещество является результатом химической реакции между бором и азотом, в результате которой образуется соединение, химически и термически стойкое. Благодаря этим свойствам химическое вещество нашло применение при литье металлов, но ближе к дому его также используют в качестве смазки в красках и косметике.

В порошкообразной форме нитрид бора действует как абсорбент и работает довольно хорошо, поскольку обладает высокой абсорбционной способностью даже при небольшой занимаемой площади. Исследователи использовали его абсорбционную способность для разделения газов в шаровой мельнице. Своеобразная мельница, шаровая мельница, состоит из шаров из нержавеющей стали, которые помещены внутрь камеры со смесью газов, которую необходимо разделить.

Затем камеру приводят во вращение на высоких скоростях, во время которой механохимическая реакция между стенками камеры шаровой мельницы, шарами из нержавеющей стали и порошком нитрида бора внутри приводит к поглощению газа порошком.

В пресс-релизе говорится, что среди смеси газов только один тип газа поглощается порошком, который затем можно удалить из мельницы и транспортировать при комнатной температуре. Что касается водорода, то это достаточно простой способ транспортировки топлива в контейнерах высокого давления или ультраохлаждении, которое сейчас применяется. Чтобы выпустить газ, нужно нагреть порошок в вакууме. После удаления газа порошок можно снова использовать повторно.

Эта технология может помочь обеспечить не только топливо будущего. В настоящее время нефтеперерабатывающие заводы используют процесс, называемый «криогенной дистилляцией», для разделения компонентов сырой нефти, таких как бензин и кулинарный газ. Это энергоемкий процесс, на долю которого приходится около 15 процентов мирового спроса на энергию.

Исследователи уверены, что их порошковая сепарация газов эффективна даже для компонентов сырой нефти. В условиях испытаний их установке потребовалось 76,8 кДж/с энергии для разделения и хранения 1000 л газов. Это на 90 процентов сокращение количества энергии, затрачиваемой в настоящее время на «криогенную дистилляцию», утверждается в пресс-релизе.

До сих пор исследовательская группа пыталась использовать свой метод только для разделения нескольких литров газов за раз. Теперь они планируют протестировать технологию в масштабе.

инновации

02.08.2023

инновации

03.08.2023

инновации

31.07.2023

инновации

03.08.2023

Результаты их исследования были опубликованы в журнале Materials Today.

Абстрактный: Легкие углеводородные смеси олефинов и парафинов образуются при переработке природного газа или нефтехимии. Нефтехимическая промышленность разделяет смеси углеводородных газов с помощью энергоемкого процесса криогенной дистилляции, на долю которого приходится 15% мирового потребления энергии [1]. Для снижения энергопотребления необходима разработка нового энергосберегающего процесса разделения. В этом исследовании мы разрабатываем экологически чистый и низкоэнергетический процесс механохимического разделения, в котором порошки нитрида бора (BN) измельчаются в шаровой мельнице при комнатной температуре в атмосфере газовой смеси алкинов или олефинов и парафинов. BN избирательно адсорбирует гораздо большее количество газообразных алкинов и олефинов по сравнению с парафиновыми газами, и, таким образом, парафиновый газ очищается после процесса шаровой мельницы. Адсорбированный газообразный олефин может быть извлечен из BN посредством процесса низкотемпературного нагрева. Механохимический процесс обеспечивает чрезвычайно высокую способность поглощения алкиновых и олефиновых газов в BN (708 см3/г для ацетилена (C2H2) и 1048 см3/г для этилена (C2H4) соответственно. Насколько нам известно, благодаря шаровому измельчению нанолисты BN достигли высочайшей способности поглощения алкиновых/олефиновых газов, которая превосходит все другие материалы, о которых сообщалось до сих пор. Химический анализ показывает, что большие количества олефиновых газов квазихимически адсорбировались на сформированных in-situ нанолистах BN посредством образования связи C–N, тогда как небольшое количество парафиновых газов было физически адсорбировано на наночастицах BN. Этот масштабируемый механохимический процесс имеет большой потенциал в качестве метода промышленного разделения и может обеспечить значительную экономию энергии.