Ενέργεια & Περιβάλλον

Η ομάδα του Imperial College παράγει υδρογόνο από φύκια

Η ομάδα του Imperial College παράγει υδρογόνο από φύκια


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

[Πηγή εικόνας:Roland Tanglao, Flickr]

Το υδρογόνο είναι ένα πολύ καθαρό καύσιμο που χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο ως καύσιμο οχημάτων και για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το πρόβλημα είναι πώς να το παράγουμε αποτελεσματικά χωρίς να παράγουμε σημαντικές εκπομπές άνθρακα και με ανταγωνιστικό κόστος. Μια ομάδα ερευνητών στο Imperial College εξετάζει επί του παρόντος το πρόβλημα και πιστεύει ότι ξέρουν πώς να το κάνουν.

Οχήματα κυψελών καυσίμου

Τα οχήματα μπορούν να εξοπλιστούν με κυψέλη καυσίμου υδρογόνου που μετατρέπει τη χημική ενέργεια του υδρογόνου σε μηχανική ενέργεια. Οι κυψέλες καυσίμου το κάνουν μέσω μιας χημικής αντίδρασης μεταξύ υδρογόνου και οξυγόνου το οποίο με τη σειρά του λειτουργεί έναν ηλεκτρικό κινητήρα. Αυτή η μέθοδος τροφοδοσίας οχημάτων αποτελεί πλέον σημαντικό μέρος της ευρωπαϊκής οικονομίας υδρογόνου.

Τον Σεπτέμβριο του 2009, ένας ευρωπαϊκός όμιλος εταιρειών, κυβερνητικοί οργανισμοί και ένας μη κυβερνητικός οργανισμός (ΜΚΟ) πραγματοποίησαν μελέτη σχετικά με τα επιβατικά αυτοκίνητα με σκοπό την ανάπτυξη εναλλακτικών μηχανοκίνητων αμαξοστοιχιών, δηλαδή εκείνων που δεν κινούνται συμβατικά χρησιμοποιώντας ορυκτά καύσιμα. Ορισμένες από αυτές τις εταιρείες έχουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την ανάπτυξη ηλεκτρικών οχημάτων κυψελών καυσίμου (FCEVs) και υδρογόνου, παράλληλα με το ενδιαφέρον για άλλες τεχνολογίες ανανεώσιμων οχημάτων, όπως ηλεκτρικά οχήματα μπαταρίας (BEV), υβρίδια plug-in (PHEVs), ως εναλλακτική λύση στα συμβατικά τους κατασκευασμένα ορυκτά καύσιμα οχήματα που κινούνται με κινητήρα εσωτερικής καύσης (ICE). Το κύριο πλεονέκτημα αυτών των τύπων οχημάτων είναι ότι, με την πάροδο του χρόνου, θα μπορούσαν ενδεχομένως να αναπτυχθούν ως οχήματα χωρίς εκπομπές. Για το λόγο αυτό, η ανάπτυξη τέτοιων οχημάτων αποτελεί σημαντικό μέρος των προσπαθειών για την απαλλαγή από τον άνθρακα που πραγματοποιούνται επί του παρόντος από χώρες σε όλο τον κόσμο.

Οι τεχνολογικές ανακαλύψεις στα κυψέλες καυσίμου και στα ηλεκτρικά συστήματα αύξησαν σημαντικά την αποδοτικότητα και την ανταγωνιστικότητα κόστους των EV και των οχημάτων κυψελών καυσίμου τα τελευταία χρόνια, έτσι ώστε να είναι τώρα έτοιμα για εμπορευματοποίηση και μαζική παραγωγή προκειμένου να επωφεληθούν από οικονομίες κλίμακας. Η ΕΕ έχει επίσης θέσει τώρα ρεαλιστικούς στόχους για την απαλλαγή από τον άνθρακα στον τομέα των μεταφορών έως το 2050. Τα οχήματα κυψελών καυσίμου υδρογόνου αποτελούν σημαντικό μέρος αυτών των στόχων.

Το κόστος των συστημάτων κυψελών καυσίμου αναμένεται να μειωθεί κατά 70% έως το 2025, κυρίως λόγω της αυξημένης αξιοποίησης της υποδομής ανεφοδιασμού και των οικονομιών κλίμακας. Η υποδομή ανεφοδιασμού αντιπροσωπεύει περίπου το 5 τοις εκατό του συνολικού κόστους των FCEV, ή μεταξύ 1000 ευρώ και 2000 ευρώ (703 £ - 1407 £) ανά αυτοκίνητο. Επομένως, η αξία των FCEV γίνεται όλο και πιο θετική μετά το 2030, τόσο από την άποψη του Συνολικού Κόστους Ιδιοκτησίας (TCO) όσο και των εκπομπών. Κατά συνέπεια, τα FCEV έχουν ήδη αρχίσει να εμφανίζονται στην ευρωπαϊκή αγορά οχημάτων.

Πώς να παράγετε υδρογόνο

Το υδρογόνο δεν εμφανίζεται φυσικά, αν και είναι ένας φορέας ενέργειας. Η συντριπτική πλειονότητα των υφιστάμενων αποθεμάτων προέρχεται από μεθάνιο. Η παραγωγή από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι βιώσιμη αλλά δαπανηρή. Επιπλέον, όταν παράγεται από φυσικό αέριο, το υδρογόνο έχει υψηλή ένταση εκπομπών.

Σε μια προσπάθεια αντιμετώπισης αυτών των ζητημάτων, οι ερευνητές στο Imperial College στο Λονδίνο του Ηνωμένου Βασιλείου αρχίζουν τώρα να βλέπουν τα φύκια ως μέσο παραγωγής υδρογόνου με τη βοήθεια του ήλιου. Τα φύκια είναι ένας από τους παλαιότερους οργανισμούς στον πλανήτη, που υπήρχε στη Γη για δισεκατομμύρια χρόνια. Τα φύκια μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ενέργεια εξαιρετικά αποτελεσματικά, παράγοντας υδρογόνο ως μέρος της διαδικασίας.

«Δεν νομίζω ότι θα μπορούσαμε να ζητήσουμε ένα καλύτερο σημείο εκκίνησης», δήλωσε ο Pongsathorn Dechatiwongse, φοιτητής διδακτορικού στο Imperial College. «Η φύση έχει προσφέρει ένα καταπληκτικό σχεδιάγραμμα και αν μπορούμε να αξιοποιήσουμε τη διαδικασία παίρνουμε καθαρή, ανανεώσιμη ενέργεια».

Ο Pongsathorn σπουδάζει στον όμιλο Reaction Engineering και Catalytic Technology του Imperial College, ο οποίος είναι μια διεπιστημονική ομάδα επιστημόνων που ασχολούνται με τη χημεία, τη χημική μηχανική και την επιστήμη των υλικών. Ο στόχος της ομάδας είναι να συλλάβει, να σχεδιάσει, να κατασκευάσει, να μοντελοποιήσει, να χαρακτηρίσει, να ελέγξει και να βελτιστοποιήσει καταλύτες, αντιδραστήρες και διεργασίες για τη σύνθεση χημικών και καυσίμων, μετατροπή ενέργειας και για την επεξεργασία λυμάτων, αποβλήτων και χρησιμοποιημένων καταλυτών. Χρησιμοποιεί την υπολογιστική μοντελοποίηση ως σημαντικό μέρος των προηγμένων πειραματικών μελετών. Ο ίδιος ο Pongsathorn εξετάζει το σχεδιασμό και την κατασκευή μηχανών που χρησιμοποιούν φύκια ως μέρος ενός βιοαντιδραστήρα που παράγει υδρογόνο. Ωστόσο, το πρόβλημα είναι πώς να το κάνουμε αυτό σε βιομηχανική κλίμακα και για αυτόν τον λόγο ενδιαφέρεται ιδιαίτερα τόσο για τους υποκείμενους μηχανισμούς αυτής της διαδικασίας όσο και για τις συνθήκες που απαιτούνται για να λειτουργήσουν αποτελεσματικά τα φύκια.

«Είναι σαν μια ροή εργασίας και πρέπει να γνωρίζουμε κάθε βήμα και τι θα μπορούσε να το επιταχύνει ή να το επιβραδύνει» πρόσθεσε ο Pongsathorn. "Δεν θα πίστευες ότι μπορεί να κάνει η διαφορά λεπτές αλλαγές στο σχήμα ενός κοντέινερ."

Δυστυχώς, οι ιδανικές συνθήκες για την παραγωγή υδρογόνου είναι τοξικές για τα φύκια, πράγμα που σημαίνει ότι τα περισσότερα συστήματα έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής. Η λύση σε αυτό θα ήταν να συνεχίσετε να τροφοδοτείτε φύκια στο σύστημα, αλλά αυτό απαιτεί συνεχή χειροκίνητη παρέμβαση.

Ή το κάνει;

Ο Pongsathorn ερευνά ένα σύστημα με δύο βιοαντιδραστήρες, ένας από τους οποίους είναι κατάλληλος για ανάπτυξη φυκών και ο άλλος κατάλληλος για παραγωγή υδρογόνου. Το κόλπο είναι τότε να διασφαλιστεί ότι το δεύτερο σύστημα τροφοδοτείται από φύκια με τον ίδιο ρυθμό με τον οποίο πεθαίνει τα φύκια. Επιτυγχάνοντας αυτό, η ομάδα στο Imperial College κατάφερε να διατηρήσει με επιτυχία ένα αξιόπιστο ποσοστό συνεχούς παραγωγής υδρογόνου, αλλά είναι μια αρκετά λεπτή πράξη εξισορρόπησης. Μέχρι στιγμής, η ομάδα κατάφερε να διατηρήσει την παραγωγή υδρογόνου για 31 συνεχόμενες ημέρες, παράγοντας έξι φορές περισσότερο υδρογόνο από έναν αντιδραστήρα ενός θαλάμου.

Η ομάδα σκοπεύει τώρα να κλιμακώσει τη διαδικασία από το σημερινό εργαστηριακό της στάδιο σε ένα εξωτερικό σύστημα. Προς το παρόν, προσπαθούν να αναπτύξουν έναν βιοαντιδραστήρα πλαστικής σακούλας που θα μπορούσε να τοποθετηθεί σε μερικές από τις στέγες στην πανεπιστημιούπολη του Imperial College στο Νότιο Κένσινγκτον. Έχουν επίσης δημοσιεύσει τα αποτελέσματα της έρευνάς τους, έως τώρα, στο περιοδικό Algal Research.


Δες το βίντεο: Από τον εφευρέτη της συσκεύης παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος από νερό.. - 1 - (Δεκέμβριος 2022).