Добавить несколько бактерий к отходам пищи и сточным водам, чтобы произвести чистое водородное топливо- это звучит красиво, чтобы правдой. Но за последние несколько лет, исследователи постепенно пришли к этой многообещающей схеме производства водорода.
Теперь, с помощью небольшой щетки из нержавеющей стали, микроячейки электролиза (MECs) сделали шаг вперед. Стальная щетка может использоваться для замены дорогой платину, обычно используемой в катоде ячейки электролиза, превышающей расходы на резку больше, чем на 80 процентов.
Водород - вещество, безвредное для окружающей среды топливо, потому что горение его создает только воду, как ненужный продукт. MECs используют электроны, произведенные определенными бактериями, поскольку эти бактерии питаются разлагаемым микроорганизмами материалом. Бактерии находятся на аноде, поскольку они усваивают органические вещества в лишенной кислорода камере. Не будучи способны реагировать с кислородом, электроны движутся с анода на катод, -где они объединяются с протонами, чтобы сформировать водород.
В конце 2007, команда во главе с Брюсом Логаном, профессор Kappe экологической разработки в государственном университете Штата Пенсильвания, показала, что они могли улучшить эффективность этого процесса: добавляя маленький толчок электричества (0.25 вт) в катоде. До сих пор, однако, исследователи положились на платиновый катализатор на катоде, чтобы сделать процесс достаточно быстро.
"Потребность использовать катализатор драгоценного металла сдержала дальнейшее развитие техники, но теперь мы нашли способ сделать это без платины," говорит Логан.
По сравнению с платиной, которая действует как эффективный катализатор когда применено в тонком слое к плоской части углеродистой ткани, нержавеющей сталь менее эффективна на 60%. Но когда команда Логана увеличила поверхностную область катода нержавеющей стали, изготовив материал в форме высокоплотной щетинной кисти, производство водорода резко увеличилось, до производительности которая соответствовала и даже превышала производительность платинового катода. В то время как платиновый катод стоит приблизительно 15 центов, изготовление щетки нержавеющей стали стоит всего 3 цента.
Логан надеется, что изменяя химию щетки, улучшит результаты, даже больше. "Мы теперь уже знаем больше, о типах нержавеющей стали работающих лучше всего," говорит он. "И мы будем также хотеть минимизировать водородные пузыри, пойманные в ловушку между щетинами, потому что они делают восстановление газа менее эффективным."
Он также подчеркивает, что высокая поверхностная область не все. Щетка, сделанная из углерода с еще более высокой поверхностной областью, работала в 14 раз хуже, чем простое ядро стальной щетки, и когда исследователи сокращают стальную щетку в половине, чтобы позволить более близкий интервал этих двух электродов, они получили еще лучшие результаты чем с полной щеткой, даже при том, что они потеряли половину поверхностной области.
Lars Angenent, адъюнкт - профессор биологической и экологической разработки в Корнельском университете, говорит, что большие проблемы остаются, и он утверждает, что эффект интервала электрода собирается быть одним из самых больших ограничений технологии MEC. "Я думаю, что эта работа является большой, но следующий вопрос, Вы можете повысить производительность, чтобы это было экономичным?" он говорит. "В большой системе, перемещать ионы через жидкость между катодом и анодом будет более трудно, таким образом Вы произведете меньше водорода на объем единицы."
Патрик Холленбек, профессор бактериологии в Университете Монреаля, в Канаде, соглашается с Angenent, что масштабный эффект будет проблемой. Однако, он является оптимистом,считая что с платиновым ограничением, которое уходит, перспектива для MECs является хорошей: "показав, что платина может быть эффективно заменена нержавеющей сталью, группа Логана устранила критическое ограничение. Эти устройства были сначала разработаны только четыре года назад, и с тех пор произошел огромный прогресс. Не за горами практическое использование устройств МЕС."
|
