Ένας νέος καταλύτης που χρησιμοποιεί μεμονωμένα άτομα πλατίνας μπορεί να απλοποιήσει την αποθήκευση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας με μορφή υδρογόνου.
Ο καταλύτης που αποτελεί εφεύρεση επιστημονικής ομάδας από το Πανεπιστήμιο City του Χονγκ Κονγκ και δοκιμάστηκε από το Imperial College του Λονδίνου, υπόσχεται ευκολότερη και οικονομικά αποδοτική αποθήκευση υδρογόνου από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Η καινοτομία έγκειται στη διασπορά ατόμων πλατίνας σε θειούχο μολυβδαίνιο, που οδηγεί σε μείωση της χρήσης πλατίνας και βελτιώνει την απόδοση της ηλεκτρόλυσης. Για το λόγο αυτό προτείνεται ως κατάλληλος για εμπορική ανάπτυξη και μαζική χρήση.
Ο συν-συγγραφέας της μελέτης με την οποία παρουσιάστηκε ο καταλύτης, καθηγητής Anthony Kucernak, από το Τμήμα Χημείας στο Imperial, δήλωσε: «Η στρατηγική υδρογόνου του Ηνωμένου Βασιλείου θέτει μια φιλοδοξία να φτάσει τα 10 GW χωρητικότητας παραγωγής υδρογόνου χαμηλών εκπομπών άνθρακα έως το 2030. Για να διευκολυνθεί αυτός ο στόχος, πρέπει να αυξήσουμε παραγωγή φθηνής, εύκολης στην παραγωγή και αποτελεσματικής αποθήκευσης υδρογόνου. Ο νέος ηλεκτροκαταλύτης θα μπορούσε να συμβάλει σημαντικά σε αυτό, βοηθώντας το Ηνωμένο Βασίλειο να επιτύχει τους στόχους μηδενικών εκπομπών άνθρακα μέχρι το 2050».
Η παραγωγή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, από πηγές όπως ο άνεμος και η ηλιακή, αυξάνεται με ταχείς ρυθμούς. Ωστόσο, μέρος της παραγόμενης ενέργειας δεν καταναλώνεται και πρέπει να αποθηκευτεί για να χρησιμοποιηθεί όταν δεν υπάρχει αέρας ή ήλιος. Ένας πολλά υποσχόμενος τρόπος για να γίνει αυτό είναι η εξοικονόμηση ενέργειας με τη μορφή υδρογόνου, το οποίο μπορεί να αποθηκευτεί και να μεταφερθεί για μελλοντική χρήση.
Ο κομβικός ρόλος της πλατίνας
Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιείται η ενέργεια από ΑΠΕ για τον διαχωρισμό των μορίων του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο, με την ενέργεια να αποθηκεύεται στα άτομα του υδρογόνου. Η διαδικασία απαιτεί τη χρήση καταλυτών πλατίνας για να προκληθεί η χημική αντίδραση που διασπά το μόριο του νερού, η οποία ονομάζεται ηλεκτρόλυση. Η πλατίνα είναι ένας εξαιρετικός καταλύτης για αυτήν την αντίδραση, αλλά είναι ακριβή και σπάνιο μέταλλο, γι αυτό η ελαχιστοποίηση της χρήσης της είναι σημαντική για τη μείωση του κόστους του συστήματος και τον περιορισμό των εξορύξεων πλατίνας.
Τώρα, όπως ανέφερε μελέτη που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Nature, η ομάδα από το Πανεπιστήμιο City του Χονγκ Κονγκέχει σχεδιάσει και δοκιμάσει έναν καταλύτη που χρησιμοποιεί όσο το δυνατόν λιγότερη πλατίνα για να παράγει μια αποτελεσματική αλλά οικονομικά αποδοτική πλατφόρμα για τη διάσπαση του νερού. Ο επικεφαλής ερευνητής, καθηγητής Zhang Hua, από το CityU, δήλωσε: «Το υδρογόνο που παράγεται από την διάσπαση του νερού μέσω ηλεκτρόλυσης θεωρείται ως μια από τις πιο υποσχόμενες καθαρές ενέργειες για την αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων στο εγγύς μέλλον, μειώνοντας την περιβαλλοντική ρύπανση και το φαινόμενο του θερμοκηπίου».
Τα οφέλη του νέου καταλύτη
Η καινοτομία της ομάδας αφορά τη διασπορά μεμονωμένων ατόμων πλατίνας σε ένα φύλλο θειούχου μολυβδαινίου (MoS 2 ). Με τη συγκεκριμένη αλλαγή χρησιμοποιείται πολύ λιγότερη πλατίνα από ότι στους υπάρχοντες καταλύτες και ενισχύεται η απόδοση, καθώς η πλατίνα αλληλεπιδρά με το μολυβδαίνιο βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα της αντίδρασης.
Η ανάπτυξη των λεπτών καταλυτών σε στηρίγματα νανόφυλλων επέτρεψε στην ομάδα του CityU να δημιουργήσει υλικά υψηλής καθαρότητας. Αυτά στη
συνέχεια χαρακτηρίστηκαν στο εργαστήριο του καθηγητή Kucernak στο Imperial, το οποίο έχει αναπτύξει μεθόδους και μοντέλα για τον προσδιορισμό του τρόπου λειτουργίας του καταλύτη.
Η ομάδα της Imperial διαθέτει τα εργαλεία για ενδελεχείς δοκιμές, επειδή έχει αναπτύξει διάφορες τεχνολογίες που έχουν σχεδιαστεί για να κάνουν χρήση τέτοιων καταλυτών. Ο καθηγητής Kucernak και οι συνεργάτες του έχουν δημιουργήσει πολλές εταιρείες τεχνοβλαστούς που βασίζονται σε αυτές τις τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένης της RFC Power που ειδικεύεται στις μπαταρίες ροής υδρογόνου, οι οποίες θα μπορούσαν να βελτιωθούν χρησιμοποιώντας τους νέους καταλύτες με τα μεμονωμένα άτομα πλατίνας .
Φέρνοντας την οικονομία του υδρογόνου πιο κοντά στην πραγματικότητα
Μόλις η ανανεώσιμη ενέργεια αποθηκεύεται ως υδρογόνο, για να χρησιμοποιηθεί ξανά ως ηλεκτρική ενέργεια, πρέπει να μετατραπεί με τη χρήση κυψελών καυσίμου, οι οποίες παράγουν υδρατμούς ως υποπροϊόν μιας αντίδρασης διάσπασης οξυγόνου. Πρόσφατα, ο καθηγητής Kucernak και οι συνεργάτες του παρουσίασαν έναν καταλύτη με μεμονωμένα άτομα για αυτήν την αντίδραση που βασίζεται σε σίδηρο, αντί για πλατίνα, καινοτομία που επίσης μπορεί να μειώσει το κόστος αυτής της τεχνολογίας.
Η Bramble Energy, μια άλλη εταιρεία τεχνοβλαστός, με επικεφαλής τον καθηγητή Kucernak, θα δοκιμάσει αυτή την τεχνολογία στις κυψέλες καυσίμου της. Και οι δύο καταλύτες με μεμονωμένα άτομα –ο ένας βοηθά στη μετατροπή της ανανεώσιμης ενέργειας σε αποθήκευση υδρογόνου και ο άλλος βοηθά στην απελευθέρωση της ενέργειας ως ηλεκτρικής ενέργειας αργότερα– έχουν τη δύναμη να φέρουν την οικονομία του υδρογόνου πιο κοντά στην πραγματικότητα.
www.worldenergynews.gr
