Průlomové palivové články poháněné vodíkem z kanalizace

Všechny Novinky

wastewater.jpgVědci z Oregonské státní univerzity objevili efektivní způsob výroby vodíkové energie pomocí biologického odpadu, jako jsou komunální odpadní vody. Inovativní proces využívá o 75% méně energie než tradiční způsob výroby vodíku a lze ho provést za mnohem nižší cenu.

Nový přístup by mohl využívat několik druhů biologického odpadu, včetně hnoje, dřevěného odpadu nebo splašků, k výrobě vodíku za mnohem nižší cenu než tradiční „elektrolýza“; Tato technologie je atraktivní pro použití ve vodíkových palivových článcích, které by mohly pohánět neznečišťující automobily budoucnosti.


'V laboratoři jsme již docela blízko cíli nákladů na vodík ministerstva energetiky ve výši 2 až 3 dolary na ekvivalent benzinu,' řekl Hong Liu, odborný asistent biologického a ekologického inženýrství na OSU. 'A s nějakým dalším výzkumem by mělo být možné rozšířit tyto systémy na úrovně potřebné pro komerční využití.'

Ale to nejsou ani nejlepší zprávy.

I když tento systém produkuje značné množství vodíku z odpadních vod, čistí také vodu. Koncepčně by mohly být vyvinuty čistírny, které by na jednom konci přijímaly odpadní vody a na druhé by posílaly čistou vodu a vodíkové palivo. Jejich produkční potenciál může být omezen pouze množstvím surového odpadu, který mají k dispozici - a kanalizace v budoucnu již nemusí být problémem s likvidací odpadu, ale spíše cennou komoditou, další důležitou součástí národní udržitelné energetické rovnice.

Vědci tvrdí, že lze použít i jiné formy biologického odpadu. Použití dřevní biomasy je možné. Dobrým kandidátem by bylo velké množství odpadu z potravinářských továren, stejně jako zemědělský odpad, jako je obrovské množství hnoje produkovaného skotem, prasaty a jinými živočišnými provozy. V této souvislosti je docela možné vyrobit ze zadní části prasnice hedvábnou kabelku.


Toho všeho bylo dosaženo základním výzkumem „mikrobiálních elektrolýzních článků“ neboli MEC, které používají nový přístup „bez membrán“, který stojí méně a je podstatně účinnější než stávající přístupy.

Zjištění právě zveřejnili v odborném časopise Water Research vědci z College of Engineering na Oregonské státní univerzitě.


'Odstranění membrány může nejen zjednodušit konstrukci, provoz a údržbu MEC, ale také může snížit vnitřní odpor, a tím zvýšit rychlost produkce vodíku,' uvedli vědci ve své zprávě.

V těchto systémech se přirozeně se vyskytující mikroorganismy z odpadních vod připojují k povrchu anody a degradují odpad v odpadních vodách v zařízení, které je něco jako baterie. Odpad se rozkládá a nakonec zanechává protony, které migrují na katodu, kombinují se s elektrony a generují vodík.

honda-recharging-station.jpgTyto systémy lze přizpůsobit k přímé výrobě elektřiny nebo je použít k výrobě vodíku, což lze zase použít k výrobě elektřiny z vodíkových palivových článků - stávající a široce ověřené technologie.

'Vodík byl často považován za ideální palivo pro provoz automobilů poháněných palivovými články,' řekl Liu. 'Vodíkové palivové články mají přibližně 60% účinnost, což je zhruba dvojnásobek výkonu benzínového spalovacího motoru.' A nedochází k žádnému znečištění ovzduší; jediným vedlejším produktem z provozu palivového článku je voda. “


Jedním z největších kroků, které jsou ještě zapotřebí k tomu, aby se tento typ vozidla s palivovými články stal skutečností, je řešení problémů s výrobou vodíku - a nová technologie vyvinutá v laboratoři Liu může vyrábět vodík za cenu blízkou cíli DOE. Tyto údaje o nákladech nezahrnují potenciální úspory miliard dolarů vynaložených na čištění odpadních vod v zemi, což dále zvyšuje ekonomickou životaschopnost technologie.

'Další zajímavou aplikací tohoto přístupu může být rozvojové země nebo vzdálené oblasti,' řekl Liu. 'Často tato místa mají málo nebo žádná zařízení na zpracování odpadu a žádný praktický způsob výroby elektřiny na vzdáleném místě.' Malé systémy, které se tam používají, mohou vyřešit oba problémy.

'Není pochyb o tom, že by to mohlo přispět k udržitelnější budoucnosti,' řekl Liu. 'Mohli bychom vyčistit naši splaškovou vodu a současně vyrábět palivo.' To je velmi slibné. “