noticias

Segundo algunhas estimacións, a cantidade de enerxía solar que chega á superficie terrestre nun ano é maior que a suma de toda a enerxía que podemos producir utilizando recursos non renovables.A tecnoloxía necesaria para converter a luz solar en enerxía eléctrica desenvolveuse rapidamente, pero a baixa eficiencia de almacenamento e distribución desa enerxía eléctrica segue sendo un problema importante, o que fai que a enerxía solar sexa pouco práctica a gran escala.
Non obstante, os investigadores da Academia UVA e da Escola de Artes e Ciencias, o Instituto de Tecnoloxía de California e o Laboratorio Nacional de Argonne do Departamento de Enerxía dos Estados Unidos, o Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley e o Laboratorio Nacional de Brookhaven lograron avances que poden eliminar este Un obstáculo clave no proceso, este descubrimento representa un gran paso cara a un futuro de enerxía limpa.
Unha forma de usar a enerxía solar é usar a enerxía solar para romper as moléculas de auga en osíxeno e hidróxeno.O hidróxeno producido por este proceso almacénase en forma de combustible, pódese trasladar dun lugar a outro e utilízase para xerar electricidade segundo sexa necesario.Para descompoñer as moléculas de auga nas súas partes constituíntes, é necesario un catalizador, pero os materiais catalíticos que se usan actualmente neste método (tamén chamado reacción de escape de osíxeno) non son o suficientemente eficientes para facer este método práctico.
Non obstante, utilizando unha estratexia química innovadora desenvolvida por UVA, un grupo de investigadores liderado polos profesores de química Sen Zhang e T. Brent Gunnoe produciu un novo tipo de catalizador utilizando cobalto e titanio.A vantaxe destes elementos é que son inherentemente máis ricos que outros materiais catalíticos de uso común que conteñen metais preciosos como iridio ou rutenio.
O profesor asistente de Química Zhang Sen (á esquerda) e o profesor de Química da Commonwealth T. Brent Gunnoe (centro) lideran un proxecto de investigación destinado a mellorar os conceptos básicos da nova tecnoloxía solar.Chang Liu (dereita), un estudante de posgrao de cuarto ano no laboratorio de Zhang, é o primeiro autor do seu artigo publicado en Natural Catalysis.Fonte da imaxe: Universidade de Virginia
“O novo proceso implica a creación de sitios catalíticos activos a nivel atómico na superficie dos nanocristais de óxido de titanio.Esta tecnoloxía pode producir materiais catalíticos duradeiros e pode iniciar mellor as reaccións de liberación de osíxeno.dixo Zhang."Os novos métodos para catalizadores de reacción de produción de osíxeno eficaces e unha comprensión básica dos mesmos son a clave para a transición ao uso a gran escala da enerxía solar renovable".Este traballo é como optimizar os catalizadores para a tecnoloxía de enerxía limpa axustando os nanomateriais a escala atómica Un exemplo perfecto de eficiencia.”
Segundo Gunnoe, “Esta innovación céntrase nos resultados do laboratorio de Zhang e representa unha nova forma de mellorar e comprender os materiais catalíticos.O resultado implica a combinación de síntese avanzada de materiais, caracterización do nivel de enerxía atómica e teoría da mecánica cuántica.”
"Hai uns anos, UVA uniuse ao MAXNET Energy Consortium.O consorcio está formado por 8 Max Planck Institutes (Alemaña), UVA e Cardiff University (Reino Unido), que reúnen a cooperación internacional dedicada á oxidación electrocatalítica da auga.MAXNET Energy é a semente do esforzo conxunto actual entre o noso grupo e Zhang Lab.Este esforzo foi e seguirá sendo unha cooperación fructífera e frutífera”.dixo Gunnoe.
Coa axuda do Laboratorio Nacional de Argonne e do Laboratorio Nacional de Lawrence Berkeley e as súas instalacións de usuarios de espectrómetros de absorción de raios X de sincrotrón de última xeración, que usan radiación para examinar a estrutura da materia a nivel atómico, o equipo de investigación descubriu que O catalizador ten unha estrutura de superficie ben definida, o que lles permite ver claramente como se libera o catalizador durante a reacción de liberación de osíxeno e pode avaliar con precisión o seu rendemento.
"Esta investigación utiliza liñas de raios X de fontes de fotóns avanzadas e fontes de luz avanzadas, incluíndo unha parte do programa de "acceso rápido" para bucles de retroalimentación rápidos para explorar ideas científicas emerxentes ou urxentes".O físico Ray Hua Zhou, o coautor do artigo."Estamos moi satisfeitos de que estas dúas axencias nacionais de usuarios científicos poidan facer contribucións substanciais a un traballo tan enxeñoso e ordenado no tratamento da auga, que proporcionará un salto no desenvolvemento da tecnoloxía de enerxía limpa".
Tanto a Advanced Photon Source como a Advanced Light Source son a Oficina de Instalacións Científicas de Usuarios do Departamento de Enerxía dos Estados Unidos (DOE), situada no Laboratorio Nacional de Argonne e no Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley do DOE.
Ademais, os investigadores do Instituto de Tecnoloxía de California poden predecir con precisión a taxa de produción de osíxeno causada polo catalizador mediante o método de mecánica cuántica recentemente desenvolvido, para que o equipo de investigación teña unha comprensión máis profunda do mecanismo químico da reacción.
"Durante máis de cinco anos, estivemos desenvolvendo novas tecnoloxías de mecánica cuántica para comprender o mecanismo da reacción de liberación de osíxeno, pero en todos os estudos anteriores, non puidemos determinar a estrutura exacta do catalizador.O catalizador de Zhang ten unha estrutura atómica clara.Descubrimos que o noso resultado teórico é basicamente consistente cos observables experimentais.dixo William A. Goddard III, profesor de Química, Ciencia de Materiais e Física Aplicada no Instituto Tecnolóxico de California.Un dos principais investigadores do proxecto."Isto proporciona a primeira verificación experimental forte do noso novo enfoque teórico, e agora podemos usalo para predecir catalizadores aínda mellores que se poden sintetizar e probar.Este é un fito importante cara á enerxía limpa global".
Jill Venton, xefa do Departamento de Química da UVA, dixo: "Este traballo é un bo exemplo do traballo en equipo de UVA e outros investigadores dedicados á enerxía limpa e descubrimentos emocionantes nestas colaboracións interdisciplinares".
O artigo de Zhang, Gunnoe, Zhou e Goddard publicouse en "Nature Catalysis" o 14 de decembro de 2020. O coautor do artigo é o doutor UVA Chang Liu.Estudantes do grupo Zhang e Jin Qian do Instituto Tecnolóxico de California.Alumnos do grupo Goddard.Outros autores inclúen o estudante de UVA Colton Sheehan;Zhang Zhiyong, bolseiro posdoutoral UVA;o investigador posdoutoral do Instituto de Tecnoloxía de California Hyeyoung Shin;tres investigadores do Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley Ye Yifan, Liu Yisheng e Guo Jinghua;e dous investigadores do Laboratorio Nacional de Argonne, Wan Gang With Sun Cheng-jun;Shuang Li e Sooyeon Hwang, dous investigadores do Brookhaven National Laboratory.A súa investigación foi apoiada por instalacións de usuarios financiadas pola National Science Foundation e o Departamento de Enerxía dos Estados Unidos.
Referencias: Liu Chang, Jin Qian, Ye Yifan, Zhou Hua, Sun Chengjun, Colton Xihan, Zhang Zhiyong, Zhang Gang, Wan Gang, "Na superficie de nanorods de TiO2 de brookita transparente para catalizar a liberación da reacción de oxíxeno Co de un só centro" -Liu Sheng, Guo Jinghua, Li Shuang, Shen Huiying, Huang Xiuyan, T. Brent Gunnau, William Goddard III e Zhang Sen, 14 de decembro de 2020, Natural Catalysis.DOI: 10.1038/s41929-020-00550-5
O Laboratorio Schatz da Universidade Estatal de Humboldt en Akata, California, inventou unha pila de combustible de hidróxeno que pode almacenar enerxía solar durante uns 20 anos.https://schatzcenter.org/
Se só se engade un 5% de hidróxeno ao combustible existente (a través da BCU), arderá de forma completa e eficiente no cilindro do motor.Os gases de escape serán CO, CO2 e auga;sen contaminación por partículas.(Non obstante, aínda non pode resolver o gas de efecto invernadoiro do quecemento global).O sistema DEF do teu coche ou camión xa non necesita un catalizador, que será máis limpo.Pode funcionar aínda que o motor estea frío.Utilizárono nunha carretilla elevadora diésel do almacén para manter o aire limpo.O depósito de fibra de carbono pode conter hidróxeno e, a continuación, pódese utilizar calquera calidade ou tipo de combustible no seu vehículo (sempre que teña o inxector correcto).Despois de aumentar, incluso pode queimar aceite vexetal residual non tratado no motor eléctrico que queima SPARK (por suposto que tamén pode ser un motor eléctrico diésel)."Eles" non queren isto!Os Estados Unidos posúen o feito de que toda a gasolina do mundo véndese en dólares estadounidenses e así gañou poder político.Se queres petróleo, entón serás apoiado polo goberno dos Estados Unidos e debes seguir as súas instrucións.Por suposto, moitas persoas realmente obteñen riqueza do petróleo.Manteñen o sistema funcionando normalmente.Non obstante, non son eles os que protexen o hidróxeno.É o propio sistema económico mundial.
"O hidróxeno producido por este proceso almacénase en forma de combustible, pódese transferir dun lugar a outro e utilízase para xerar electricidade segundo sexa necesario..."
O hidróxeno pode filtrar cousas violentas e metais fráxiles.Supoño que podemos usar todas as follas de grafeno baratas e abundantes para cubrir os condutos e os tanques de almacenamento... agarda, non.
Cobalto?Por suposto, non hai ningún problema alí... Ao mesmo tempo, os fabricantes de baterías de ión-litio están tentando "desfacerse" do cobalto do cátodo.
Un pouco canso dos mantras máis deshonestos sobre a ineficiencia solar.Hai formas sinxelas de almacenar enerxía de forma eficiente, como mover un camión cheo de pedras a unha ladeira.
Aínda que sexa un pouco ineficiente, a quen lle importa se ten recursos ilimitados, e o prezo das células solares (que poden durar máis de 20 anos) está a baixar.Ningunha tecnoloxía pode funcionar ao 100 % de forma eficiente... Por que cres que o motor de combustión interna está demasiado quente?A calor é enerxía desperdiçada, o ruído é enerxía desperdiciada, esas vibracións son enerxía desperdiciada, etc.
Dicían que se repites a mentira, a mentira faise crible.Creo que moita xente tamén cre esta mentira, todos os "problemas" sobre o sol e o vento... pero é mentira.
Rapaces, aquí non hai necesidade de milagres científicos.A xente só necesita facelo para comprar electricidade en lugar de combustible.
Por suposto, estou facendo investigación e outros traballos, pero non sexas deshonesto ao facer publicidade.Por suposto, o hidróxeno é útil.A curto prazo, o hidróxeno terá que usarse para eliminar o carbono das aeronaves pesadas (como os grandes avións a reacción e os buques portacontedores)... Pero durante moito tempo, o hidróxeno foi considerado como unha solución realista para as necesidades enerxéticas xerais da humanidade. mentres que a electricidade comprobouse unha e outra vez para satisfacer a maioría das necesidades.
Se queremos un sistema enerxético neutro en dióxido de carbono, necesitamos utilizar recursos renovables para facer hidróxeno verde.Hoxe, preto da metade do hidróxeno que se produce no mundo, utilízanse máis de 30 millóns de toneladas para facer amoníaco.A produción de amoníaco, que se usa para producir fertilizantes, aumentou o rendemento dos cultivos, proporcionando así alimentos a 3.000 millóns de persoas en todo o mundo.A medida que a poboación siga medrando, necesitaremos máis fertilizantes amoníacos.Polo tanto, isto non só é necesario para o combustible de transporte.
Este resultado non vale para a electrólise.Aínda que a ciencia é boa, a aplicación proposta é só bombo e o material proposto é inútil para a electrólise comercial.Agora podes mercar electrolizadores alcalinos grandes e uso comercial desde a década de 1920.(Mirade Nel Hydrogen, McPhy ou Siemens, ata Cummins os vende).Os electrolizadores alcalinos utilizan electrodos de níquel de baixo custo, que son moito máis baratos e máis fáciles de fabricar que os materiais aquí descritos.Os electrolizadores alcalinos tampouco usan catalizadores de metais preciosos caros, como o platino e o iridio.Funcionan a centos de miliamperios por centímetro cadrado e funcionan continuamente durante máis de 60.000 horas.O informe nin sequera se molestou en comparar o seu catalizador cos electrodos de níquel espumados actuais utilizados en sistemas comerciais, nin se molestou en operar o seu catalizador no ambiente do catalizador utilizado nos sistemas comerciais (20-30 % de KOH).Ademais, poñen o catalizador nun substrato de carbono, o que non está absolutamente permitido nos sistemas comerciais.No caso de liberar osíxeno, o substrato de carbono corroerase en CO2, o que fai que o electrodo falle rapidamente.As reaccións de corrosión tamén aumentan a enerxía do sistema, polo que non se pode dicir realmente o rendemento do catalizador de todos os xeitos.
Este tipo de informes son inútiles neste campo, pero parece que a tecnoloxía de electrólise non se comercializa.De feito, podes mercar un electrolizador de tamaño MW.Hoxe prodúcense uns 2 millóns de toneladas de hidróxeno por electrólise cada ano.O problema é que o hidróxeno producido polo reformado do metano con vapor é máis barato que a electrólise.A pesar da dispoñibilidade de electricidade barata e electrolizadores de baixo custo, o hidróxeno electrolítico aínda está a recuperar.O descenso do custo da xeración de enerxía renovable é un dos motivos que promoven a discusión do hidróxeno verde a través da electrólise.Tamén me gustaría sinalar que Siemens e outras empresas están a fabricar turbinas de gas que poden queimar hidróxeno ao 100%.A eficiencia de conversión desta turbina de gas pode chegar ao 80%, similar aos actuais sistemas de turbinas de gas natural.
SciTechDaily: o mellor fogar de noticias científicas e tecnolóxicas desde 1998. Mantente ao día das últimas novidades tecnolóxicas por correo electrónico ou redes sociais.
O novo deseño do reloxo atómico utiliza átomos entrelazados para axudar aos científicos a descubrir a materia escura e estudar o efecto da gravidade no tempo.O reloxo atómico é...


Hora de publicación: 21-nov-2020