Hoe het snel verwarmen van plastic afval groene waterstof en grafeen kan produceren

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Hoe het snel verwarmen van plastic afval groene waterstof en grafeen kan produceren PlatoBlockchain data-intelligentie. Verticaal zoeken. Ai.

Waterstof zou dat kunnen zijn een groene brandstof van de toekomst, maar momenteel wordt het vooral gemaakt uit fossiele brandstoffen, waarbij veel CO2 vrijkomt. Een nieuwe techniek genereert echter waterstofgas uit plastic afval zonder directe COXNUMX-uitstoot, terwijl waardevol grafeen als bijproduct ontstaat.

Batterijen zijn momenteel de belangrijkste aanpak om het transport koolstofvrij te maken, maar het gebruik van waterstof als brandstof heeft nog steeds aanzienlijke voordelen. Het heeft een aanzienlijk hogere energiedichtheid, waardoor voertuigen op waterstof een grotere actieradius zouden kunnen krijgen, en het tanken van waterstof gaat veel sneller dan het opladen van een batterij. Het is ook een veelbelovende brandstof voor zware industrieën zoals de staalproductie die niet gemakkelijk kunnen worden geëlektrificeerd en nuttig kunnen zijn voor energieopslag op de lange termijn.

De groene eigenschappen van waterstof zijn echter sterk afhankelijk van de manier waarop het wordt geproduceerd. Het gebruik van elektriciteit om water te splitsen in waterstof en zuurstof kan duurzaam zijn als het wordt aangedreven door hernieuwbare energie. Maar het proces is momenteel erg duur, en de meeste waterstof wordt tegenwoordig gemaakt door methaan uit fossiele brandstoffen te laten reageren met stoom, waarbij aanzienlijke hoeveelheden CO2 als bijproduct ontstaan.

Een veelbelovend nieuw proces ontwikkeld door onderzoekers van Rice University genereert waterstof uit plastic afval zonder direct CO2 uit te stoten. Uiteraard zou ook deze moeten worden aangedreven door hernieuwbare energie. Maar naast het opleveren van waterstof produceert het proces ook grafeen van commerciële kwaliteit als bijproduct, dat kan worden verkocht om de waterstofproductie te betalen.

“We hebben afvalplastic – inclusief gemengd afvalplastic dat niet op type hoeft te worden gesorteerd of gewassen – omgezet in waterstofgas met een hoge opbrengst en hoogwaardig grafeen”, zegt Kevin Wyss, die het onderzoek leidde tijdens zijn PhD bij Rice, zei in een persbericht. “Als het geproduceerde grafeen wordt verkocht tegen slechts 5 procent van de huidige marktwaarde – een korting van 95 procent – zou schone waterstof gratis kunnen worden geproduceerd.”

Het nieuwe proces is gebaseerd op een techniek die bekend staat als flash joule-verwarming, die is ontwikkeld in het laboratorium van Rice-professor James Tour. Het gaat om het vermalen van plastic tot stukjes ter grootte van een confetti, het mengen met geleidend materiaal, het in een buis plaatsen en er vervolgens een zeer hoge spanning doorheen sturen. Hierdoor wordt het mengsel in slechts 5,000 seconden verwarmd tot ongeveer 4 graden Fahrenheit, waardoor de koolstofatomen in het plastic samensmelten tot grafeen en een mengsel van vluchtige gassen vrijkomt.

Het laboratorium concentreerde zich aanvankelijk op het gebruik van de techniek om afvalplastic in grafeen om te zetten, en Tour richtte een startup op genaamd Universal Matter om het proces te commercialiseren. Maar na analyse van de samenstelling van de dampbijproducten realiseerde het team zich dat deze een aanzienlijke hoeveelheid waterstofgas bevatten met een zuiverheid van wel 94 procent. De resultaten zijn onlangs gepubliceerd in een papier in Geavanceerde materialen.

Door alle koolstof van het plastic in grafeen op te sluiten, produceert deze aanpak waterstof zonder dat er CO2 vrijkomt. En de economische aspecten zijn zeer aantrekkelijk in vergelijking met andere methoden om groene waterstof te produceren: de grondstof is een afvalproduct, en het verkopen van grafeen voor zelfs maar een fractie van de huidige marktprijs betekent in wezen dat de waterstof gratis wordt geproduceerd.

Het zal onvermijdelijk een uitdaging zijn om het proces op industriële schaal te laten werken, zegt Upul Wijayantha van de Cranfield University in Groot-Brittannië. vertelde New Scientist. “Afgezien van de laboratoriumschaal weten we niet wat voor uitdagingen ze zullen tegenkomen als ze omgaan met een enorme hoeveelheid kunststoffen, gasmengsels en bijproducten, zoals grafeen”, zegt hij.

Niettemin is Tour optimistisch dat de aanpak relatief snel gecommercialiseerd kan worden. “Je zou zeker binnen vijf jaar een kleinschaligere inzet voor het opwekken van waterstof kunnen hebben”, vertelde hij New Scientist. “Binnen 10 jaar zou je een grootschalige implementatie kunnen hebben.”

Als hij gelijk heeft, kan de nieuwe techniek twee vliegen in één klap slaan: het helpt plastic afval aan te pakken en in één keer groene brandstoffen te produceren.

Krediet van het beeld: Gelaagde stapels flash-grafeen gevormd uit plastic afval. (Kevin Wyss/Tourlab)