vijesti

Prema nekim procjenama, količina sunčeve energije koja godišnje stigne do površine zemlje veća je od zbroja sve energije koju možemo proizvesti korištenjem neobnovljivih izvora.Tehnologija potrebna za pretvaranje sunčeve svjetlosti u električnu energiju se brzo razvila, ali niska učinkovitost skladištenja i distribucije te električne energije još uvijek je veliki problem, što solarnu energiju čini nepraktičnom u velikim razmjerima.
Međutim, istraživači s Akademije UVA i Škole za umjetnost i znanost, Kalifornijskog instituta za tehnologiju i Nacionalnog laboratorija Argonne Ministarstva energetike SAD-a, Nacionalnog laboratorija Lawrence Berkeley i Nacionalnog laboratorija Brookhaven napravili su otkrića koja mogu eliminirati ovu ključnu prepreku u procesa, ovo otkriće predstavlja veliki korak prema budućnosti čiste energije.
Jedan od načina korištenja sunčeve energije je korištenje sunčeve energije za razbijanje molekula vode na kisik i vodik.Vodik proizveden ovim procesom pohranjuje se u obliku goriva, može se prenositi s jednog mjesta na drugo i koristiti za proizvodnju električne energije prema potrebi.Kako bi se molekule vode razložile na njihove sastavne dijelove, neophodan je katalizator, ali katalitički materijali koji se trenutno koriste u ovoj metodi (također se nazivaju reakcija oslobađanja kisika) nisu dovoljno učinkoviti da bi ovu metodu učinili praktičnom.
Međutim, korištenjem inovativne kemijske strategije koju je razvio UVA, skupina istraživača predvođena profesorima kemije Sen Zhangom i T. Brentom Gunnoeom proizvela je novu vrstu katalizatora koristeći kobalt i titan.Prednost ovih elemenata je u tome što su sami po sebi bogatiji od drugih često korištenih katalitičkih materijala koji sadrže plemenite metale kao što su iridij ili rutenij.
Docent kemije Zhang Sen (lijevo) i profesor kemije Commonwealtha T. Brent Gunnoe (u sredini) vode istraživački projekt usmjeren na poboljšanje osnova nove solarne tehnologije.Chang Liu (desno), student četvrte godine diplomskog studija u Zhangovom laboratoriju, prvi je autor njihovog rada objavljenog u Prirodnoj katalizi.Izvor slike: Sveučilište Virginije
“Novi proces uključuje stvaranje aktivnih katalitičkih mjesta na atomskoj razini na površini nanokristala titanijevog oksida.Ova tehnologija može proizvesti izdržljive katalitičke materijale i može bolje pokrenuti reakcije oslobađanja kisika.”rekao je Zhang."Nove metode za učinkovite reakcijske katalizatore proizvodnje kisika i njihovo osnovno razumijevanje ključ su prijelaza na široku upotrebu obnovljive solarne energije."Ovaj posao je kako optimizirati katalizatore za tehnologiju čiste energije prilagođavanjem nanomaterijala na atomskoj razini. Savršen primjer učinkovitosti.”
Prema Gunnoeu, “Ova je inovacija usredotočena na rezultate Zhangovog laboratorija i predstavlja novi način poboljšanja i razumijevanja katalitičkih materijala.Rezultat uključuje kombinaciju napredne sinteze materijala, karakterizacije razine atomske energije i teorije kvantne mehanike.”
“UVA se prije nekoliko godina pridružila MAXNET Energy Consortiumu.Konzorcij se sastoji od 8 instituta Max Planck (Njemačka), UVA i Sveučilišta Cardiff (UK), koji okupljaju međunarodnu suradnju posvećenu elektrokatalitičkoj oksidaciji vode.MAXNET Energy je sjeme trenutnih zajedničkih napora naše grupe i Zhang Laba.Ovaj napor je bio i bit će plodonosna suradnja.”rekao je Gunnoe.
Uz pomoć Nacionalnog laboratorija Argonne i Nacionalnog laboratorija Lawrence Berkeley i njihovog najsuvremenijeg korisničkog postrojenja sinkrotronskog rendgenskog apsorpcijskog spektrometra, koji koristi zračenje za ispitivanje strukture materije na atomskoj razini, istraživački tim otkrio je da katalizator ima dobro definiranu površinsku strukturu, koja im omogućuje da jasno vide kako se katalizator oslobađa tijekom reakcije otpuštanja kisika i mogu točno procijeniti njegovu izvedbu.
"Ovo istraživanje koristi linije X-zraka iz naprednih izvora fotona i naprednih izvora svjetlosti, uključujući dio programa "brzog pristupa" za brze petlje povratnih informacija za istraživanje novih ili hitnih znanstvenih ideja."Ray fizičar Hua Zhou, koautor rada."Vrlo smo zadovoljni što obje ove nacionalne znanstvene korisničke agencije mogu značajno doprinijeti tako domišljatom i urednom radu u obradi vode, što će omogućiti skok u razvoju tehnologije čiste energije."
I Advanced Photon Source i Advanced Light Source su Ured za znanstvene korisnike Ministarstva energetike Sjedinjenih Država (DOE), koji se nalazi u DOE-ovom Nacionalnom laboratoriju Argonne i Nacionalnom laboratoriju Lawrence Berkeley.
Osim toga, istraživači Kalifornijskog instituta za tehnologiju mogu točno predvidjeti stopu proizvodnje kisika uzrokovanu katalizatorom pomoću novorazvijene metode kvantne mehanike, tako da istraživački tim ima dublje razumijevanje kemijskog mehanizma reakcije.
“Više od pet godina razvijali smo novu tehnologiju kvantne mehanike kako bismo razumjeli mehanizam reakcije oslobađanja kisika, ali u svim prethodnim studijama nismo uspjeli odrediti točnu strukturu katalizatora.Zhangov katalizator ima jasnu atomsku strukturu.Utvrđeno je da je naš teorijski rezultat u osnovi u skladu s eksperimentalnim vidljivim."rekao je William A. Goddard III, profesor kemije, znanosti o materijalima i primijenjene fizike na Kalifornijskom institutu za tehnologiju.Jedan od glavnih istraživača projekta.“Ovo pruža prvu jaku eksperimentalnu provjeru našeg novog teorijskog pristupa, a sada ga možemo koristiti za predviđanje još boljih katalizatora koji se mogu sintetizirati i testirati.Ovo je važna prekretnica prema globalnoj čistoj energiji.”
Jill Venton, voditeljica Odjela za kemiju na UVA-i, rekla je: "Ovaj rad je dobar primjer timskog rada UVA-e i drugih istraživača posvećenih čistoj energiji i uzbudljivim otkrićima u ovoj interdisciplinarnoj suradnji."
Članak Zhanga, Gunnoea, Zhoua i Goddarda objavljen je u časopisu “Nature Catalysis” 14. prosinca 2020. Koautor rada je dr. sc. Chang Liu s UVA.Studenti iz grupe Zhang i Jin Qian s Kalifornijskog instituta za tehnologiju.Studenti u Goddard grupi.Ostali autori uključuju Coltona Sheehana, dodiplomskog studenta UVA;Zhang Zhiyong, postdoktorand UVA;postdoktorski istraživač Kalifornijskog instituta za tehnologiju Hyeyoung Shin;tri istraživača u Nacionalnom laboratoriju Lawrence Berkeley Ye Yifan, Liu Yisheng i Guo Jinghua;i dva istraživača u Argonne National Laboratory, Wan Gang sa Sun Cheng-junom;Shuang Li i Sooyeon Hwang, dvoje istraživača u Nacionalnom laboratoriju Brookhaven.Njihovo istraživanje poduprli su korisnički objekti koje su financirali Nacionalna zaklada za znanost i Ministarstvo energetike SAD-a.
Reference: Liu Chang, Jin Qian, Ye Yifan, Zhou Hua, Sun Chengjun, Colton Xihan, Zhang Zhiyong, Zhang Gang, Wan Gang, „Na površini prozirnih brukitnih TiO2 nanoštapova za kataliziranje otpuštanja jednocentrične Co kisikove reakcije” -Liu Sheng, Guo Jinghua, Li Shuang, Shen Huiying, Huang Xiuyan, T. Brent Gunnau, William Goddard III i Zhang Sen, 14. prosinca 2020., Prirodna kataliza.DOI: 10.1038/s41929-020-00550-5
Laboratorij Schatz na Državnom sveučilištu Humboldt u Akati, Kalifornija, izumio je vodikovu gorivu ćeliju koja može pohraniti solarnu energiju oko 20 godina.https://schatzcenter.org/
Ako se samo oko 5% vodika doda postojećem gorivu (putem BCU), on će potpuno i učinkovito izgorjeti u cilindru motora.Ispušni plin će biti CO, CO2 i voda;nema zagađenja česticama.(Međutim, još uvijek ne može riješiti problem stakleničkih plinova globalnog zatopljenja).Sustav DEF na vašem automobilu ili kamionu više ne treba katalizator, koji će biti čišći.Može raditi čak i ako je motor hladan.Koristili su ga u dizelskom viličaru u skladištu kako bi zrak bio čist.Spremnik od ugljičnih vlakana može držati vodik, a zatim se u vašem vozilu može koristiti gorivo bilo koje kvalitete ili vrste (sve dok imate ispravnu mlaznicu).Nakon pojačanja, možete spaliti i netretirano otpadno biljno ulje u elektromotoru koji izgara SPARK (naravno, to može biti i dizelski elektromotor).“Oni” ovo ne žele!Sjedinjene Države posjeduju činjenicu da se sav benzin na svijetu prodaje u američkim dolarima i time su stekle političku moć.Ako želite naftu, tada će vas podržati vlada SAD-a i morate slijediti njihove upute.Naravno, mnogi ljudi doista stječu bogatstvo od nafte.Oni održavaju normalan rad sustava.Međutim, oni nisu ti koji štite vodik.To je sam svjetski ekonomski sustav.
"Vodik proizveden ovim procesom pohranjuje se u obliku goriva, može se prenositi s jednog mjesta na drugo i koristiti za proizvodnju električne energije prema potrebi..."
Vodik može ispuštati nasilne stvari i krhke metale.Pretpostavljam da možemo upotrijebiti sve jeftine, obilne ploče grafena da prekrijemo kanale i spremnike za skladištenje...oh čekaj, ne.
Kobalt?Naravno, tu nema problema... Istovremeno se proizvođači litij-ionskih baterija pokušavaju “riješiti” kobalta u katodi.
Nekako sam umoran od najnepoštenijih mantri o solarnoj neučinkovitosti.Postoje jednostavni načini za učinkovito skladištenje energije, kao što je pomicanje kamiona punog kamenja na padinu.
Čak i ako je malo neučinkovit, koga briga ako imate neograničene resurse, a cijena solarnih ćelija (koje mogu trajati i više od 20 godina) pada.Nijedna tehnologija ne može raditi 100% učinkovito... Zašto mislite da je motor s unutarnjim izgaranjem prevruć?Toplina je izgubljena energija, buka je izgubljena energija, te vibracije su izgubljena energija, i tako dalje.
Rekli su da ako ponovite laž, laž postaje vjerodostojna.Mislim da mnogi ljudi također vjeruju u ovu laž, sve te "probleme" oko sunca i vjetra...ali to je laž.
Ljudi, nema potrebe za znanstvenim čudima.Ljudi to trebaju učiniti samo da kupe struju umjesto goriva.
Naravno, bavim se istraživanjem i drugim poslom, ali nemojte biti nepošteni kada pravite publicitet.Naravno, vodik je koristan.Kratkoročno, vodik će se morati koristiti za uklanjanje ugljika iz teških zrakoplova (kao što su veliki mlazni putnički avioni i kontejnerski brodovi)… Ali dugo se vremena vodik smatrao realnim rješenjem za ukupne energetske potrebe čovječanstva, a dokazano je da električna energija uvijek iznova zadovoljava većinu potreba.
Ako želimo energetski sustav neutralan prema ugljičnom dioksidu, moramo koristiti obnovljive izvore za proizvodnju zelenog vodika.Danas se oko polovice vodika proizvedenog u svijetu, više od 30 milijuna tona, koristi za proizvodnju amonijaka.Proizvodnja amonijaka, koji se koristi za proizvodnju gnojiva, povećala je prinose usjeva, čime je osigurana hrana za 3 milijarde ljudi diljem svijeta.Kako populacija nastavlja rasti, trebat ćemo više amonijačnih gnojiva.Stoga ovo nije potrebno samo za gorivo za transport.
Ovaj rezultat nema nikakvu vrijednost za elektrolizu.Iako je znanost dobra, predložena primjena je samo reklama, a predloženi materijal je beskoristan za komercijalnu elektrolizu.Sada možete kupiti velike alkalne elektrolizere i u komercijalnoj su uporabi od 1920-ih.(Pogledajte Nel Hydrogen, McPhy ili Siemens, čak ih Cummins prodaje).Alkalni elektrolizatori koriste jeftine elektrode od nikla, koje su puno jeftinije i jednostavnije za proizvodnju od ovdje opisanih materijala.Alkalni elektrolizatori također ne koriste skupe katalizatore od plemenitih metala, poput platine i iridija.Rade na stotinama miliampera po kvadratnom centimetru i neprekidno rade više od 60 000 sati.Izvješće se nije čak ni potrudilo usporediti svoj katalizator s trenutnim elektrodama od pjenastog nikla koje se koriste u komercijalnim sustavima, niti se potrudilo raditi sa svojim katalizatorom u okruženju katalizatora koji se koristi u komercijalnim sustavima (20-30% KOH).Osim toga, katalizator stavljaju na karbonsku podlogu, što apsolutno nije dopušteno u komercijalnim sustavima.U slučaju otpuštanja kisika, ugljični supstrat će korodirati u CO2, što brzo uzrokuje kvar elektrode.Reakcije korozije također povećavaju energiju sustava, tako da ionako ne možete točno reći učinak katalizatora.
Ove vrste izvješća su beskorisne u ovom području, ali zvuči kao da tehnologija elektrolize nije komercijalizirana.Zapravo, možete kupiti elektrolizer veličine MW.Danas se elektrolizom svake godine proizvede oko 2 milijuna tona vodika.Problem je u tome što je vodik proizveden parnim reformiranjem metana jeftiniji od elektrolize.Unatoč dostupnosti jeftine električne energije i jeftinih elektrolizatora, elektrolitički vodik još uvijek sustiže.Pad troškova proizvodnje obnovljive energije jedan je od razloga koji promiču raspravu o zelenom vodiku putem elektrolize.Također bih želio istaknuti da Siemens i druge tvrtke proizvode plinske turbine koje mogu sagorijevati 100% vodik.Učinkovitost pretvorbe ove plinske turbine može biti čak 80%, slično trenutnim sustavima turbina na prirodni plin.
SciTechDaily: Najbolji dom vijesti o znanosti i tehnologiji od 1998. Budite u tijeku s najnovijim vijestima o tehnologiji putem e-pošte ili društvenih medija.
Novi dizajn atomskog sata koristi zapletene atome kako bi pomogao znanstvenicima u otkrivanju tamne tvari i proučavanju utjecaja gravitacije na vrijeme.Atomski sat je…


Vrijeme objave: 21. studenog 2020