プラスチック廃棄物をフラッシュ加熱してどのようにしてグリーン水素とグラフェンを生成できるのか

プラトン再発行

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水素は、未来のグリーン燃料, しかし、現時点では主に化石燃料から作られており、そのプロセスでは大量のCO2が発生します。しかし、新しい技術は、副産物として貴重なグラフェンを生成しながら、炭素を直接排出せずにプラスチック廃棄物から水素ガスを生成します。

現在、バッテリーは交通機関の脱炭素化への主要なアプローチですが、水素を燃料として使用することには依然として大きな利点があります。エネルギー密度が大幅に高いため、水素燃料車両の航続距離が延びる可能性があり、水素の燃料補給はバッテリーを充電するよりもはるかに高速です。燃料としても有望です製鉄などの重工業これは簡単には電化できず、長期のエネルギー貯蔵に役立つ可能性があります。

ただし、水素のグリーン認定は、その製造方法に大きく依存します。電気を使用して水を水素と酸素に分解することは、再生可能エネルギーを利用すれば持続可能です。しかし、このプロセスは現在非常に高価であり、今日の水素のほとんどは化石燃料からのメタンと蒸気を反応させて作られており、副産物としてかなりの量の CO2 が生成されます。

ライス大学の研究者らが開発した有望な新プロセスは、CO2を直接排出することなくプラスチック廃棄物から水素を生成する。もちろん、これも再生可能エネルギーで電力を供給する必要があります。しかし、このプロセスでは水素を生成するだけでなく、副産物として商用グレードのグラフェンも生成され、それを販売して水素生成の費用を支払うことができます。

「私たちは、種類ごとに分別したり洗浄する必要のない混合廃プラスチックを含む廃プラスチックを、高収量の水素ガスと高価値のグラフェンに変換しました」とライス大学で博士号を取得しながら研究を主導したケビン・ウィス氏は、プレスリリースで述べています。「製造されたグラフェンが現在の市場価格のわずか 5%、つまり 95% オフで販売されれば、クリーンな水素を無料で製造できる可能性があります。」

新しいプロセスは、ライス大学のジェームス・ツアー教授の研究室で開発されたフラッシュジュール加熱として知られる技術に依存している。これには、プラスチックを紙吹雪サイズの破片に粉砕し、導電性材料と混合し、チューブに入れて、その中に非常に高い電圧を流すことが含まれます。これにより、混合物がわずか 5,000 秒で華氏約 4 度まで加熱され、プラスチック内の炭素原子が融合してグラフェンが形成され、揮発性ガスの混合物が放出されます。

研究室は当初、廃プラスチックをグラフェンに変える技術の利用に重点を置き、ツアー氏はこのプロセスを商業化するためにユニバーサル・マターという新興企業を設立した。しかし、チームは蒸気副生成物の組成を分析した結果、94パーセントもの高純度の水素ガスが大量に含まれていることを認識しました。その結果は最近の雑誌で発表されました紙の 先端材料.

このアプローチでは、プラスチックの炭素をすべてグラフェンに閉じ込めることで、CO2 を放出せずに水素を生成します。また、グリーン水素を製造する他の方法と比較して経済性も非常に魅力的です。原料は廃棄物であり、グラフェンを現在の市場価格の数分の一でも販売するということは、実質的に水素が無料で製造されることを意味します。

このプロセスを産業規模で機能させるのは必然的に困難になるだろう、と英国クランフィールド大学のウプル・ウィジャヤンタ氏は言う。言われ ニュー·サイエンティスト。「実験室の規模を超えて、大規模なプラスチック、ガス混合物、グラフェンなどの副産物を扱うときにどのような課題に遭遇するかはわかりません」と彼は言います。

それにもかかわらず、トゥール氏は、このアプローチは比較的早く商業化できるだろうと楽観視している。「XNUMX年以内に確実に水素生成のための小規模な導入が可能になるだろう」と彼は語った。 ニュー·サイエンティスト。「10 以内に大規模な導入が可能です。」

同氏の主張が正しければ、この新しい技術はプラスチック廃棄物への取り組みとグリーン燃料の生産を同時に支援する一石二鳥となる可能性がある。

画像のクレジット：プラスチック廃棄物から形成されたフラッシュグラフェンの層状スタック。 (ケビン・ウィス/ツアーラボ)