Hvordan flashoppvarming av plastavfall kan produsere grønt hydrogen og grafen

Publisert av Platon

Følgere: 0

Hvordan flashoppvarming av plastavfall kan produsere grønt hydrogen og grafen PlatoBlockchain-dataintelligens. Vertikalt søk. Ai.

Hydrogen kan være et grønt drivstoff for fremtiden, men for tiden er den hovedsakelig laget av fossilt brensel i en prosess som genererer mye CO2. En ny teknikk genererer imidlertid hydrogengass fra plastavfall uten direkte karbonutslipp, samtidig som det skaper verdifullt grafen som et biprodukt.

Batterier er for tiden den ledende tilnærmingen til dekarbonisering av transport, men bruk av hydrogen som drivstoff har fortsatt betydelige fordeler. Den har betydelig høyere energitetthet, noe som kan gi hydrogendrevne kjøretøy større rekkevidde, og tanking av hydrogen er mye raskere enn å lade et batteri. Det er også et lovende drivstoff for tung industri som stålproduksjon som ikke lett kan elektrifiseres og kan være nyttig for langsiktig energilagring.

Hydrogens grønne legitimasjon avhenger imidlertid sterkt av hvordan det produseres. Å bruke elektrisitet til å splitte vann til hydrogen og oksygen kan være bærekraftig hvis det drives av fornybar energi. Men prosessen er for tiden svært kostbar, og det meste av hydrogen i dag lages i stedet ved å reagere metan fra fossilt brensel med damp, og produsere betydelige mengder CO2 som et biprodukt.

En lovende ny prosess utviklet av forskere ved Rice University genererer hydrogen fra plastavfall uten direkte utslipp av CO2. Selvfølgelig må den også drives av fornybar energi. Men i tillegg til å gi hydrogen, produserer prosessen også grafen av kommersiell kvalitet som et biprodukt, som kan selges for å betale for hydrogenproduksjonen.

"Vi konverterte plastavfall - inkludert blandet plastavfall som ikke trenger å sorteres etter type eller vaskes - til høyytende hydrogengass og høyverdig grafen," Kevin Wyss, som ledet forskningen mens han tok sin doktorgrad ved Rice, sa i en pressemelding. "Hvis den produserte grafenen selges til bare 5 prosent av gjeldende markedsverdi - 95 prosent rabatt på salg - kan rent hydrogen produseres gratis."

Den nye prosessen er avhengig av en teknikk kjent som flash joule oppvarming, som ble utviklet i laboratoriet til Rice professor James Tour. Det går ut på å male plast til biter på størrelse med konfetti, blande det med et ledende materiale, plassere det i et rør og deretter føre en veldig høy spenning gjennom det. Dette varmer blandingen til rundt 5,000 grader Fahrenheit på bare 4 sekunder, noe som får karbonatomene i plasten til å smelte sammen til grafen og frigjøre en blanding av flyktige gasser.

Laboratoriet fokuserte først på å bruke teknikken for å gjøre avfallsplast til grafen, og Tour grunnla en oppstart kalt Universal Matter for å kommersialisere prosessen. Men etter å ha analysert sammensetningen av dampbiproduktene, innså teamet at de inneholdt en betydelig mengde hydrogengass med en renhet så høy som 94 prosent. Resultatene ble publisert i en nylig papir inn Advanced Materials.

Ved å låse opp all plastens karbon i grafen, produserer tilnærmingen hydrogen uten å frigjøre noe CO2. Og økonomien er veldig attraktiv sammenlignet med andre metoder for å produsere grønt hydrogen - råstoffet er et avfallsprodukt, og å selge grafenet for selv en brøkdel av dagens markedspris betyr i hovedsak at hydrogenet produseres gratis.

Å få prosessen til å fungere i industriell skala vil uunngåelig være utfordrende, Upul Wijayantha ved Cranfield University i Storbritannia, fortalte New Scientist. "Vi vet ikke, utover laboratorieskalaen, hva slags utfordringer de vil møte når de håndterer et enormt omfang av plast, gassblandinger og biprodukter, som grafen," sier han.

Ikke desto mindre er Tour optimistisk på at tilnærmingen kan kommersialiseres relativt raskt. "Du kan ha en distribusjon i mindre skala for å generere hydrogen innen fem år," sa han New Scientist. "Du kan ha en storskala distribusjon innen 10."

Hvis han har rett, kan den nye teknikken slå to fluer i en smekk – hjelpe til med å takle plastavfall og produsere grønt drivstoff på en gang.

Bilde Credit: Lagdelte stabler av flash-grafen dannet av plastavfall. (Kevin Wyss/Tour lab)