Группа исследователей из ИТМО разработала инновационный тип реактора, который значительно ускоряет и удешевляет получение экологически чистого водорода. Благодаря применению магнитного поля и специальных железо-кобальтовых наночастиц, команде удалось добиться в шесть раз более быстрой реакции расщепления воды на водород и кислород, а также сократить энергозатраты процесса на 15 процентов. Их лабораторный прототип готовы испытать в промышленных условиях. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе университета.
Водород сегодня незаменим во множестве отраслей — от химии и металлургии до пищевого производства и атомной энергетики. Чаще всего в промышленности он добывается из метана при высоких температурах, но такой способ приводит к выбросу парникового углекислого газа. Более чистый путь — электролиз воды с помощью электрического тока. В этом случае выделяются только водород и кислород, а значит, продукт считают «зеленым» и экологичным. Основной минус для промышленности — высокая стоимость процесса.
Инженеры ИТМО предложили оригинальное решение этой проблемы.
Они оснастили электролизер магнитами и нанесли на электроды слой железо-кобальтовых наночастиц. Такой подход многократно ускорил реакции и позволил снизить потребление электричества: теперь для получения одного килограмма водорода требуется не 57,3, а всего 48,8 киловатт-часа. Сам механизм работы остался классическим: электрокомпоненты погружены в щелочной раствор, через который пропускается ток, разделяя воду на составляющие.
В свою технологию ученые добавили использование магнитных эффектов. За счет магнитных наночастиц происходит не только ускорение реакции на молекулярном уровне, но и упрощается перемешивание раствора силами магнитного и электрического полей. В обычных реакторах для смешивания приходится использовать механические методы, а здесь молекулы и ионы перемещаются благодаря силам Лоренца и Кельвина. За счет этого проще отделять продукты электролиза и создавать условия для более эффективной работы установки.
Все этапы реакции и работы системы ученые протестировали на собранном собственными силами прототипе, создав конструкции и детали с помощью 3D-принтера и сами синтезируя необходимые наночастицы. Сейчас команда занимается поиском партнеров среди промышленных предприятий и готовится к испытаниям новой разработки на крупных производствах.
Если результаты подтвердятся, настоит реальный шаг к снижению стоимости «зеленого» водорода и развитию экологически чистой энергетики.
Учёные разработали бетон нового поколения. Новинка обладает высокой устойчивостью к термическому и гидралическому воздействию за счёт особого состава, что ранее не встречалось в подобных материалах.