Новые материалы на основе водорода: использование огромных возможностей водорода

• Автор:
• Имя автора

  Квантумран Форсайт
• 23 апреля 2024

Сводка статистики

Ученые разработали метод преобразования сероводорода, побочного промышленного продукта с неприятным запахом, в полезные водород и серу с помощью света и наночастиц золота. Такой подход упрощает процесс и может снизить затраты для промышленности, а также открыть двери для более чистых источников энергии, таких как превращение морской воды в водородное топливо. Эти достижения имеют далеко идущие последствия: от снижения загрязнения окружающей среды до изменения глобальных энергетических рынков и создания новых рабочих мест в «зеленой» экономике.

Контекст новых материалов на основе водорода

В 2022 году инженеры и ученые из Университета Райса разработали для нефтехимических заводов инновационный метод преобразования газообразного сероводорода, проблематичного побочного продукта с неприятным запахом тухлых яиц, в ценный газообразный водород и серу. Это достижение особенно актуально для отраслей, занимающихся удалением серы из нефти, природного газа, угля и других продуктов, где производство сероводородного газа является серьезной проблемой. В этом процессе наночастицы золота катализируют превращение сероводорода в водород и серу за один этап, при этом используется исключительно свет. Этот метод представляет собой отход от традиционных методов, таких как процесс Клауса, который более сложен и производит серу, но не производит водород. 

Технология, лицензия на которую предоставлена ​​стартапу Syzygy Plasmonics, базирующемуся в Хьюстоне, обещает более экономичное решение по восстановлению сероводорода с потенциальным применением за пределами промышленных условий, включая очистку канализационных газов и отходов животноводства. С другой стороны, международная исследовательская группа добилась успехов в производстве водорода непосредственно из морской воды посредством электролиза, минуя необходимость в воде высокой чистоты. Этот метод может значительно расширить источники воды для производства водорода, используя океаны Земли как почти бесконечный ресурс. 

Внеся кислотный слой поверх катализаторов, исследователям удалось уменьшить проблемы, связанные с электролизом морской воды, такие как присутствие ионов хлора и образование нерастворимых твердых веществ. Такой подход не только сохраняет эффективность электролиза, но и открывает возможности для использования различных типов воды, в том числе водопроводной и природной пресной. Поскольку спрос на водород растет, как указывает Международное энергетическое агентство, это развитие может сыграть решающую роль в удовлетворении глобальных потребностей в энергии с помощью устойчивого и обильного ресурса.

Разрушительное воздействие

Тенденция к использованию материалов на основе водорода для энергетики и переработки отходов представляет собой значительный сдвиг в том, как отрасли могут решать экологические проблемы. Для людей увеличение доступности чистых источников энергии может привести к выбору более устойчивого образа жизни, например, к автомобилям, работающим на водородных топливных элементах, выделяющих только воду. Приняв эти технологии, компании смогут получить выгоду от снижения эксплуатационных расходов и улучшения профилей корпоративной ответственности, потенциально превращая побочные продукты отходов в ценные ресурсы. Кроме того, этот сдвиг может стимулировать создание рабочих мест в новых секторах, ориентированных на развитие и поддержание инфраструктуры водородных технологий.

Для правительств стратегические инвестиции в исследования и расширение технологий производства водорода могут сделать страну лидером в развивающейся зеленой экономике. Создавая нормативно-правовую базу, поощряющую внедрение водородных технологий, правительства могут значительно сократить национальные выбросы углекислого газа и выполнить международные обязательства по климату. Кроме того, перевод общественного транспорта и муниципальных служб на водородную энергию может послужить моделью внедрения экологически чистой энергии, стимулируя участие частного сектора.

В глобальном масштабе переход к материалам и технологиям на основе водорода потенциально может изменить энергетическую геополитику. Страны с обильными ресурсами возобновляемой энергии могут стать ключевыми игроками в водородной экономике, уменьшая зависимость мира от стран-экспортеров ископаемого топлива. Более того, по мере развития технологии производства водорода из морской воды доступ к чистой энергии может стать более справедливым, что потенциально изменит экономические перспективы прибрежных и островных стран.

Последствия новых материалов на основе водорода

Более широкие последствия новых материалов на основе водорода могут включать: 

• Увеличение инвестиций в проекты возобновляемой энергетики, такие как солнечные и ветряные электростанции, для электролиза для производства водорода.
• Разработка новых норм и правил безопасности при хранении, транспортировке и использовании водорода, обеспечивающих общественную и экологическую безопасность.
• Сдвиг в автомобильной промышленности в сторону автомобилей на водородных топливных элементах, что приводит к снижению производства бензиновых и дизельных автомобилей.
• Создание новых рабочих мест в секторах производства, распределения и технологии топливных элементов, что диверсифицирует рынок труда.
• Городское и региональное планирование, включающее водородную инфраструктуру, такую ​​как заправочные станции и возобновляемые источники энергии, способствует созданию более чистых городов.
• Трансформация энергетического сектора с использованием водорода в качестве ключевого игрока в хранении и балансировании потребностей энергосистемы, повышении энергетической безопасности и независимости.
• Расширение глобальных торговых путей для водорода, при этом страны, богатые возобновляемыми ресурсами, экспортируют его тем, кто нуждается в чистой энергии.
• Сдвиг в поведении потребителей в сторону более экологически чистых продуктов и источников энергии, обусловленный повышением осведомленности и доступности решений, работающих на водороде.

Вопросы для рассмотрения

• Как переход на водородное топливо может изменить ваши ежедневные поездки и привычки в поездках?
• Как частные лица и предприятия могут способствовать ускорению внедрения водородных технологий?