Революционная керамическая мембрана повышает эффективность водородных топливных элементов

Водород известен как энергоноситель для топливных элементов. Он также находит значительное применение в различных промышленных процессах: от пищевой промышленности до производства стекла, полупроводников и удобрений на основе аммиака.

Группа ученых, возглавляемая CoorsTek, ведущим мировым производителем инженерной керамики, разработала керамическую мембрану, которая генерирует сжатый водород, полученный из природного газа и электричества. Это преобразование представляет собой одноэтапный процесс и, что более интересно, потери энергии при этом практически равны нулю.

Поскольку это высокоэффективная технология, использующая дешевый и богатый природный газ, керамическая мембрана позволяет производить водород, который является самой чистой и дешевой альтернативой для заправки транспортных средств по сравнению с электричеством и нефтью.

По словам доктора Хосе Серра, соавтора исследования, высокоэффективный, почти нулевой потери энергии, процесс преобразования природного газа в водород объясняется сочетанием теплопоглощающей или эндотермической химической реакции и электрохимической реакции. . Последняя представляет собой реакцию, для которой требуются электричество и электролит.

Керамическая мембрана, состоящая из оксида бария, оксида циркония и оксида иттрия, действует как твердый электролит, транспортируя ионы водорода при повышенных температурах в диапазоне от 400 до 900 градусов Цельсия. Подвергая керамический элемент электричеству, водород не только отделяется от других газов, но и электрохимически сжимается.

Доктор Серра приводит возможные варианты применения технологии керамических мембран. «Например, мы можем использовать технологию керамической мембраны для производства водорода из воды. Это потребует больше электроэнергии, чем преобразование метана, но если электричество доступно из возобновляемых источников, мы можем производить водород без выбросов CO2. Вы также можете подумать об одном шаге. далее и разрабатывать энергетические системы, которые не только являются низкоуглеродными или нулевыми, но даже имеют отрицательные выбросы углерода. водород может однажды стать энергоносителем с отрицательными выбросами».

Пер Вестре, управляющий директор CoorsTek Membrane Sciences, объясняет преимущества своей технологии. «Наша революционная технология керамической мембраны позволяет автомобилям, работающим на водороде, иметь превосходную энергоэффективность при более низких выбросах парниковых газов по сравнению с электромобилем с аккумуляторной батареей, заряжаемым электричеством из сети. Потенциал этой технологии выходит далеко за рамки снижения стоимости и Влияние заправки автомобилей на окружающую среду. Благодаря крупномасштабному производству керамики, разработанному CoorsTek, мы можем сделать керамические мембраны конкурентоспособными по стоимости с традиционными технологиями преобразования энергии как для промышленного, так и для мелкомасштабного производства водорода».

Более подробную информацию можно прочитать в их исследовательской работе «Термоэлектрохимическое производство сжатого водорода из метана с почти нулевыми потерями энергии».