Як швидке нагрівання пластикових відходів може виробляти зелений водень і графен

Перевидано Платоном

читають: 0

Як флеш-нагрівання пластикових відходів може виробляти зелений водень і графен PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальний пошук. Ai.

Водень може бути зелене паливо майбутнього, але в даний час він в основному виготовляється з викопного палива в процесі, який генерує багато CO2. Однак нова технологія генерує водень із пластикових відходів без прямих викидів вуглецю, водночас створюючи цінний графен як побічний продукт.

Зараз батареї є провідним підходом до декарбонізації транспорту, але використання водню як палива все ще має значні переваги. Він має значно вищу щільність енергії, що може надати автомобілям з водневим двигуном більший запас ходу, а заправка воднем відбувається набагато швидше, ніж зарядка батареї. Це також перспективне паливо для важка промисловість, як-от сталеплавильна які не можна легко електрифікувати та можуть бути корисними для тривалого зберігання енергії.

Проте екологічні характеристики водню значною мірою залежать від способу його виробництва. Використання електрики для розщеплення води на водень і кисень може бути стійким, якщо використовувати відновлювану енергію. Але цей процес зараз дуже дорогий, і більшість водню сьогодні виробляється шляхом реакції метану з викопного палива з парою, утворюючи значну кількість CO2 як побічний продукт.

Багатообіцяючий новий процес, розроблений дослідниками з Університету Райса, генерує водень із пластикових відходів без прямого викиду CO2. Звичайно, він також мав би живитися відновлюваною енергією. Але окрім отримання водню, процес також виробляє комерційний графен як побічний продукт, який можна продати, щоб заплатити за виробництво водню.

«Ми перетворили пластикові відходи, включно зі змішаними пластиковими відходами, які не потрібно сортувати за типом або мити, у високопродуктивний водень і високоцінний графен», — Кевін Вісс, який керував дослідженням під час захисту докторської дисертації в Rice, сказав у прес-релізі. «Якщо вироблений графен продаватиметься лише за 5 відсотків поточної ринкової вартості — 95 відсотків від продажу — чистий водень можна буде виробляти безкоштовно».

Новий процес базується на технології, відомої як флеш-джоулеве нагрівання, яка була розроблена в лабораторії професора Райса Джеймса Тура. Він передбачає подрібнення пластику на шматки розміром із конфетті, змішування його з провідним матеріалом, розміщення в трубку, а потім пропускання через неї дуже високої напруги. Це нагріває суміш приблизно до 5,000 градусів за Фаренгейтом всього за 4 секунди, змушуючи атоми вуглецю в пластику зливатися разом у графен і вивільняти суміш летючих газів.

Лабораторія спочатку була зосереджена на використанні технології перетворення відходів пластику в графен, і Тур заснував стартап під назвою Universal Matter, щоб комерціалізувати цей процес. Але після аналізу складу побічних парів команда зрозуміла, що вони містять значну кількість газоподібного водню з чистотою до 94 відсотків. Результати були опубліковані нещодавно папір в нові матеріали.

Завдяки блокуванню всього вуглецю пластику в графені цей підхід виробляє водень без виділення CO2. І економіка дуже приваблива порівняно з іншими методами виробництва екологічно чистого водню — вихідна сировина є відходами, і продаж графену навіть за частку поточної ринкової ціни фактично означає, що водень виробляється безкоштовно.

Змусити процес працювати в промислових масштабах неминуче буде складно, Упул Віджаянта з Кренфілдського університету у Великобританії, сказав New Scientist. «Ми не знаємо, крім лабораторних масштабів, з якими проблемами вони зіткнуться, коли працюватимуть із величезною кількістю пластмас, газових сумішей і побічних продуктів, таких як графен», — каже він.

Тим не менш, Тур оптимістично налаштований, що цей підхід можна буде комерціалізувати відносно швидко. «У вас може бути розгортання меншого масштабу для виробництва водню протягом п’яти років», — сказав він. New Scientist. «Ви можете мати масштабне розгортання протягом 10».

Якщо він правий, нова технологія може вбити двох зайців одним пострілом — допомогти боротися з пластиковими відходами та виробляти екологічне паливо одночасно.

Зображення Фото: Багатошарові стопки флеш-графену, утворені з пластикових відходів. (Кевін Вісс/Турна лабораторія)