Technologię, która umożliwi powszechną i mniej kosztowną produkcję wodoru opracowały badaczki z Politechniki Warszawskiej. Wykorzystały do tego disiarczek molibdenu produkowany w reaktorach zderzeniowych i nanomateriały węglowe.
Wodór ma być paliwem XXI wieku, jednym z kluczowych w transformacji energetycznej Unii Europejskiej. W 2050 roku zielony wodór, czyli pochodzący ze źródeł odnawialnych, ma odpowiadać za 1/4 zapotrzebowania UE na energię. W gronie naukowców poszukujących odpowiedniej metody na jego wytwarzanie są także badaczki z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej.
Celem naszego projektu było wytworzenie czystego wodoru, ponieważ powstaje on z reakcji rozkładu wody. Jednocześnie chciałyśmy, żeby odbyło się to niskim kosztem – wyjaśnia dr inż. Marta Mazurkiewicz-Pawlicka.
W wyniku procesu elektrolizy wody wytwarzane są wodór i tlen. Jako katalizator powszechnie wykorzystuje się platynę, która jest bardzo droga i coraz mniej dostępna. Naukowcy chcą ją więc czymś zastąpić. W zespole z Politechniki Warszawskiej zaproponowano połączenie disiarczku molibdenu i nanomateriałów węglowych. Wykazują one obiecujące właściwości elektro- i fotoelektrokatalityczne do rozdzielania wody.
Temat wydzielania wodoru i stosowanych do tego katalizatorów na bazie disiarczku molibdenu jest znany. Istnieje wiele technik otrzymywania takich katalizatorów, ale nie można ich zastosować w większej skali, gdyż są zbyt kosztowne – tłumaczy mgr inż. Zuzanna Bojarska.
I dodaje, że właśnie dlatego materiały opracowane na PW będą docelowo produkowane w reaktorach zderzeniowych. To zupełna nowość.
Reaktory zderzeniowe pozwalają na produkcję materiałów o powtarzalnych właściwościach w sposób ciągły i kontrolowany. Przez swoją dość prostą konstrukcję są łatwo skalowalne i z powodzeniem mogą być zastosowane w przemyśle – podkreśla warszawska badaczka.
Reaktory przypominają literę T. Zderzają się w nich dwa strumienie, dając dobre warunki mieszania, skąd trzecim kanałem odprowadzany jest produkt. Do reaktora wtłaczane są reagenty w postaci wodnego roztworu lub zawiesiny z nanomateriałami węglowymi, a w wyniku reakcji dochodzi do wytrącenia się disiarczku molibdenu na powierzchni węgla.
Syntezę disiarczku molibdenu w reaktorze zderzeniowym opracował prof. Łukasz Makowski wraz zespołem. Mgr inż. Zuzanna Bojarska kontynuuje pracę nad materiałem w ramach doktoratu, z kolei dr inż. Marta Mazurkiewcz-Pawlicka zajmuje się nanomateriałami węglowymi.
Opracowujemy nowe materiały po to, żeby w przyszłości korzystać z czystej energii – podkreśla Bojarska. – Ogniwa paliwowe wykorzystujące pozyskany w ten sposób wodór mogłyby stanowić źródło zasilania samochodów czy domów.
Aby jeszcze bardziej obniżyć koszty produkcji wodoru, badaczki realizują kolejny projekt wraz z naukowcami z Tatung University w Tajpej. Chcą zwiększyć aktywność tego hybrydowego materiału w zakresie promieniowania słonecznego poprzez dodanie nanocząstek półprzewodnikowych o właściwościach fotokatalitycznych. Pozwoli to na obniżenie kosztów technologicznych ze względu na użycie energii słonecznej.
źródło: PW