เทคโนโลยีใหม่มีเป้าหมายเพื่อลดต้นทุนเชื้อเพลิงไฮโดรเจน

"ไฮโดรเจนถูกมองว่าเป็นแหล่งพลังงานที่ยั่งยืนสำหรับการขนส่ง แต่มีอุปสรรคทางเทคนิคบางประการที่ต้องเอาชนะก่อนที่จะถูกมองว่าเป็นทางเลือกที่ใช้งานได้จริงสำหรับเทคโนโลยีที่มีอยู่" มิลาด อโบลฮาซานี ผู้เขียนรายงานเรื่องใหม่กล่าว เทคนิคและรองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลที่ NC State "หนึ่งในอุปสรรคใหญ่ของการนำระบบเศรษฐกิจไฮโดรเจนมาใช้คือต้นทุนในการจัดเก็บและขนส่ง" เชื้อเพลิงไฮโดรเจนไม่ก่อให้เกิดการปล่อย CO 2 และสถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนสามารถตั้งอยู่ที่สถานีบริการน้ำมันที่มีอยู่ โดยใช้ประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ แต่การขนส่งก๊าซไฮโดรเจนนั้นอันตราย ดังนั้นจำเป็นต้องขนส่งไฮโดรเจนผ่านทางตัวขนส่งที่เป็นของเหลว อุปสรรคสำคัญสำหรับกลยุทธ์นี้คือการสกัดไฮโดรเจนจากตัวพาของเหลวที่ไซต์ปลายทาง เช่น สถานีเติมน้ำมัน นั้นใช้พลังงานมากและมีราคาแพง "การวิจัยก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงเพื่อปล่อยก๊าซไฮโดรเจนจากตัวพาของเหลวโดยใช้แสงแดดเพียงอย่างเดียว" Abolhasani กล่าว "อย่างไรก็ตาม เทคนิคที่มีอยู่สำหรับการทำเช่นนี้ลำบาก ใช้เวลานาน และต้องใช้โรเดียมจำนวนมาก ซึ่งเป็นโลหะที่มีราคาแพงมาก" "เราได้พัฒนาเทคนิคที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบใช้ซ้ำได้และแสงแดดเพื่อแยกก๊าซไฮโดรเจนออกจากตัวพาของเหลวได้เร็วขึ้นและใช้ โรเดียม น้อยลง ทำให้กระบวนการทั้งหมดมีราคาถูกลงอย่างมาก" มาเล็ค อิบราฮิม ผู้เขียนคนแรกของหนังสือพิมพ์และ a อดีตนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ NC State "ยิ่งไปกว่านั้น ผลพลอยได้เพียงอย่างเดียวคือก๊าซไฮโดรเจนและตัวพาของเหลว ซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้เรื่อยๆ มันยั่งยืนมาก" กุญแจสู่ความสำเร็จของเทคนิคใหม่นี้คือเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลต่อเนื่อง เครื่องปฏิกรณ์มีลักษณะเป็นท่อใสๆ บางๆ บรรจุด้วยทราย "ทราย" ประกอบด้วยเม็ดไทเทเนียมออกไซด์ขนาดไมครอน ซึ่งส่วนใหญ่เคลือบด้วยโรเดียม ของเหลวที่มีไฮโดรเจนถูกสูบเข้าไปในปลายด้านหนึ่งของท่อ อนุภาคที่เคลือบด้วยโรเดียมเรียงตัวอยู่รอบนอกของท่อซึ่งแสงแดดส่องถึง อนุภาคเหล่านี้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาปฏิกิริยาแสงที่ทำปฏิกิริยากับตัวพาของเหลวในที่ที่มีแสงแดดเพื่อปล่อยโมเลกุลไฮโดรเจนออกมาในรูปของก๊าซ นักวิจัยได้ออกแบบระบบอย่างแม่นยำเพื่อให้เฉพาะเม็ดไทเทเนียมออกไซด์เคลือบผิวด้านนอกด้วยโรเดียม จึงมั่นใจได้ว่าระบบจะไม่ใช้โรเดียมมากเกินความจำเป็น Abolhasani กล่าวว่า "ในเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์ทั่วไป 99% ของตัวเร่งปฏิกิริยาคือไททาเนียมออกไซด์ และ 1% เป็นโรเดียม" "ในเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลต่อเนื่อง เราจำเป็นต้องใช้โรเดียม 0.025% เท่านั้น ซึ่งสร้างความแตกต่างอย่างมากในต้นทุนขั้นสุดท้าย โรเดียมหนึ่งกรัมมีราคามากกว่า 500 ดอลลาร์" ในเครื่องปฏิกรณ์ต้นแบบ นักวิจัยสามารถบรรลุผลผลิต 99% ซึ่งหมายความว่า 99% ของโมเลกุลไฮโดรเจนถูกปลดปล่อยออกจากตัวพาของเหลวภายในสามชั่วโมง "เร็วกว่าเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์ทั่วไปถึงแปดเท่า ซึ่งใช้เวลา 24 ชั่วโมงเพื่อให้ได้ผลผลิต 99%" Ibrahim กล่าว "และระบบควรจะขยายขนาดหรือขยายออกได้ง่ายเพื่อให้สามารถนำตัวเร่งปฏิกิริยากลับมาใช้ใหม่ได้ในเชิงพาณิชย์ คุณสามารถทำให้ท่อยาวขึ้นหรือรวมท่อหลายท่อที่ทำงานขนานกัน" ระบบการไหลสามารถทำงานต่อเนื่องได้นานถึง 72 ชั่วโมงก่อนที่ประสิทธิภาพจะลดลง ณ จุดนี้ ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถ "สร้างใหม่" ได้โดยไม่ต้องถอดออกจากเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งเป็นกระบวนการทำความสะอาดง่ายๆ ที่ใช้เวลาประมาณหกชั่วโมง จากนั้นระบบจะสามารถรีสตาร์ทและทำงานเต็มประสิทธิภาพได้อีก 72 ชั่วโมง