Ινδοί Επιστήμονες Αναπτύσσουν Αντιδραστήρα για Οικονομικά Αποδοτική Παραγωγή Υδρογόνου με τη Χρήση Ηλιακού Φωτός και Νερού

πηγή   29/9/2021

Ομάδα επιστημόνων στην Ινδία για πρώτη φορά ανέπτυξε αντιδραστήρα ο οποίος παράγει σημαντική ποσότητα υδρογόνου χρησιμοποιώντας αειφόρες πηγές ενέργειας, όπως το φως του ήλιου και το νερό, μια διαδικασία οικονομικά αποδοτική και βιώσιμη, δήλωσε την Τετάρτη το Υπουργείο Επιστημών και Τεχνολογίας (DST). Η ανάπτυξη πρωτότυπων αντιδραστήρων μεγάλης κλίμακας με φωτοκαταλυτικά (αιωρούμενη σκόνη) και την επιτυχή τους χρήση σε μεγάλης κλίμακας παραγωγή υδρογόνου, βρίσκεται σε εξέλιξη, ανέφερε σε δήλωσή του το Υπουργείο.

Η εξέλιξη αποκτά σημασία καθώς ο Πρωθυπουργός Ναρέντρα Μόντι, κατά τη διάρκεια της ομιλίας του για την Ημέρα Ανεξαρτησίας, είχε ανακοινώσει την έναρξη Εθνικής Αποστολής Υδρογόνου με σκοπό την επιτάχυνση των σχεδίων για την παραγωγή καυσίμων χωρίς άνθρακα από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, καθώς έθεσε ως στόχο το 2047 για την επίτευξη της αυτάρκειας της χώρας στην ενέργεια.

Η Ινδία έχει θέσει ως στόχο τα 450 GW ανανεώσιμης ενέργειας μέχρι το 2030. Για να επιτευχθεί αυτό, οι ερευνητές εργάζονται για λύσεις ανανεώσιμης ενέργειας που θα πρέπει να είναι βιώσιμες με περιορισμένο αποτύπωμα άνθρακα.

Ένας από τους πιο οικονομικούς τρόπους για να επιτευχθεί αυτό είναι η παραγωγή υδρογόνου σε μεγάλη κλίμακα μέσω της διάσπασης του φωτοκαταλυτικού νερού. Είναι η μακροπρόθεσμη λύση διαρκείας για τις αυξανόμενες ανάγκες σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, καθώς και μια οικονομική διαδικασία χαμηλού κόστους που θα ωφελήσει την κοινωνία μακροπρόθεσμα.

Έτσι, οι σημαντικές προσπάθειες των επιστημόνων για την επίτευξη αυτού του στόχου είναι απολύτως απαραίτητες και επείγουσα ανάγκη επί του παρόντος.

Προς αυτή την κατεύθυνση, ο Δρ Kamalakannan Kailasam και η ομάδα του, συμπεριλαμβανομένων των καθηγητών Ashok K Ganguli, Dr Vivek Bagchi, Dr Sanyasinaidu Boddu, Dr Prakash P N και του Dr Menaka Jha από το Ινστιτούτο Νανο-Επιστήμης και Τεχνολογίας (INST) στο Mohali, έχουν αναπτύξει έναν πρωτότυπο αντιδραστήρα που λειτουργεί με το φυσικό ηλιακό φως για την παραγωγή υδρογόνου σε μεγαλύτερη κλίμακα (περίπου 6,1 λίτρα σε οκτώ ώρες).

Έχουν χρησιμοποιήσει ως καταλύτη για το σκοπό αυτό μια χημική ουσία που βρίσκεται σε αφθονία στη γη και ονομάζεται νιτρίδιο άνθρακα.

Η διαδικασία επιχειρήθηκε πολλές φορές από αρκετούς ερευνητές χρησιμοποιώντας σύνθετο οξείδιο του μετάλλου ή νιτρίδιο ή ετερογενή συστήματα με βάση το θείο, αλλά ήταν πολύ δύσκολο να αναπαραχθεί υδρογόνο σε μεγάλες ποσότητες.

Η ομάδα του INST χρησιμοποίησε τον χαμηλού κόστους οργανικό ημιαγωγό με νιτρίδια άνθρακα, ο οποίος μπορεί να παρασκευαστεί χρησιμοποιώντας φθηνότερους προπομπούς, όπως η ουρία και η μελαμίνη, με ευκολία σε κλίμακα κιλών.

Όταν το φως του ήλιου πέφτει σε αυτόν τον ημιαγωγό, δημιουργούνται ηλεκτρόνια και τρύπες.

Τα ηλεκτρόνια μειώνουν τα πρωτόνια για να παράξουν υδρογόνο και οι τρύπες καταναλώνονται από ορισμένους χημικούς παράγοντες που ονομάζονται παράγοντες θυσίας. Εάν οι οπές δεν καταναλωθούν, θα επανασυνδεθούν με τα ηλεκτρόνια.

Αυτό το έργο υποστηρίζεται από το project DST Nano Mission NATDP και το σχετικό άρθρο δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο «Journal of Cleaner Production». Η ομάδα βρίσκεται στη διαδικασία απόκτησης διπλώματος ευρεσιτεχνίας για την τεχνολογία αυτή.

Η ομάδα του INST εργάζεται εδώ και αρκετόν καιρό σε αυτόν τον τομέα της διάσπασης του φωτοκαταλυτικού νερού για την παραγωγή υδρογόνου.

«Η ενεργειακή κρίση και η διαρκώς απειλητική κλιματική κρίση μας προέτρεψαν να εργαστούμε πάνω σε αυτόν τον ελπιδοφόρο τρόπο παραγωγής υδρογόνου μέσω της διάσπασης του φωτοκαταλυτικού νερού. Η σταθερότητα και η χημική ευελιξία της ύπαρξης διαφορετικών οργανικών ομάδων σε νιτρίδια άνθρακα μας ώθησε να εργαστούμε σε αυτά τα οικονομικά αποδοτικά οργανικά υλικά ημιαγωγών για βιώσιμη παραγωγή υδρογόνου», δήλωσε ο Δρ Kamalakannan.

Η ομάδα του INST ξεκίνησε από τη διαδικασία εργαστηριακής κλίμακας έως τη μαζική κλίμακα ανάπτυξης του φωτοκαταλύτη και της παραγωγής υδρογόνου μέσω ενός μεγάλου πρωτότυπου αντιδραστήρα.

Η ομάδα βρίσκεται στη διαδικασία βελτιστοποίησης της παραγωγής υδρογόνου με αποτελεσματικές ώρες ηλιακού φωτός, επιπροσθέτως με την καθαρότητα του υδρογόνου, τις παγίδες υγρασίας και τις μεμβράνες διαχωρισμού αερίων, έτσι ώστε να διαχωρίζεται από τις κυψέλες καυσίμου.

Το υδρογόνο που παράγεται με αυτόν τον τρόπο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλές μορφές, όπως η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω κυψελών καυσίμου σε απομακρυσμένες περιοχές απομονωμένων φυλών, σόμπες υδρογόνου και τροφοδοσίες μικρών gadgets, για να αναφέρουμε μερικά παραδείγματα. Τελικά, μπορούν να τροφοδοτήσουν μετασχηματιστές και ηλεκτρονικά οχήματα, τα οποία αποτελούν μακροπρόθεσμους ερευνητικούς στόχους που βρίσκονται σε εξέλιξη, σύμφωνα με τη δήλωση.



δημοσίευση: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652621013810


Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s