מהנדסי UIC פיתחו שיטה להפקת מימן ממים באמצעות אנרגיה סולארית ופסולת חקלאית, תוך קיצוץ של צרכי האנרגיה ב-600%. תהליך זה משתמש ביוצ'אר כדי להפחית את דרישות החשמל, להשיג יעילות גבוהה ולהציע פליטות נטו אפס.
מהנדסי UIC הציגו שיטה פורצת דרך להפקת גז מימן באמצעות אנרגיה סולארית ופסולת חקלאית, תוך הפחתת דרסטית של צריכת האנרגיה ומאפשרת פליטת חממה אפסית נטו.
מהנדסים מאוניברסיטת אילינוי שיקגו פיתחו שיטה חדשה להפקת גז מימן ממים תוך שימוש אך ורק באנרגיה סולארית ובתוצרי לוואי חקלאיים כמו זבל וקליפות. טכניקה זו חותכת את האנרגיה הנדרשת להפקת מימן מהמים ב-600%, וסוללת את הדרך לייצור כימי בר-קיימא וידידותי יותר לסביבה.
דלקים מבוססי מימן הם אחד המקורות המבטיחים ביותר לאנרגיה נקייה. אבל הפקת גז מימן טהור הוא תהליך עתיר אנרגיה שלעיתים קרובות דורש פחם או גז טבעי וכמויות גדולות של חשמל.
גישה חדשנית של מהנדסי UIC
בעיתון עבור דוחות תאים מדע פיזיקליצוות רב מוסדי בראשות מהנדס UIC Meenesh Singh חושף את התהליך החדש לייצור מימן ירוק.
השיטה משתמשת בחומר עשיר בפחמן בשם ביוצ'אר כדי להפחית את כמות החשמל הדרושה להמרת מים למימן. על ידי שימוש במקורות אנרגיה מתחדשים כגון אנרגיה סולארית או רוח ולכידת תוצרי לוואי לשימושים אחרים, התהליך יכול להפחית את פליטת גזי החממה לאפס נטו.
"אנחנו הקבוצה הראשונה שהראתה שאתה יכול לייצר מימן באמצעות ביומסה בשבריר וולט", אמר סינג, פרופסור חבר במחלקה להנדסה כימית. "זו טכנולוגיה טרנספורמטיבית".
ביוצ'אר משמש לייצור מימן נקי יותר. קרדיט: enny Fontaine/UIC
הגדרה מחדש של אלקטרוליזה עם Biochar
אלקטרוליזה, תהליך פיצול מים למימן וחמצן, מצריך זרם חשמלי. בקנה מידה תעשייתי, בדרך כלל נדרשים דלקים מאובנים לייצור חשמל זה.
לאחרונה, מדענים הפחיתו את המתח הנדרש לפיצול מים על ידי הכנסת מקור פחמן לתגובה. אבל תהליך זה משתמש גם בפחם או בכימיקלים יקרים ומשחרר פחמן דו חמצני כתוצר לוואי.
סינג ועמיתיו שינו תהליך זה כדי להשתמש במקום זאת בביומסה ממוצרי פסולת נפוצים. על ידי ערבוב גופרית חוּמצָה עם פסולת חקלאית, פסולת בעלי חיים או ביוב, הם יוצרים חומר דמוי תרחיץ הנקרא ביו-צ'אר, העשיר בפחמן.
הצוות התנסה בסוגים שונים של ביוצ'אר עשוי מקליפות קנה סוכר, פסולת קנבוס, פסולת נייר וזבל פרות. כאשר הוסיפו לתא האלקטרוליזה, כל חמשת זני הביוצ'אר הפחיתו את ההספק הדרוש להמרת מים למימן. הביצועים הטובים ביותר, גללי פרות, הפחיתו פי שישה את דרישת החשמל לכדי חמישית וולט.
פרופסור חבר מינש סינג, מימין, והחוקרת הפוסט-דוקטורט רוהיט צ'אוהן עובדים במעבדה של סינג באוניברסיטת אילינוי בשיקגו. קרדיט: ג'ני פונטיין/UIC
הישגים ותוכניות עתיד
דרישות האנרגיה היו נמוכות מספיק כדי שהחוקרים יכלו להפעיל את התגובה עם תא סולרי סיליקון סטנדרטי אחד שייצר בערך 15 מיליאמפר של זרם ב-0.5 וולט. זה פחות מכמות הכוח שמפיקה סוללת AA.
"זה מאוד יעיל, עם כמעט 35% המרה של ביוצ'אר ואנרגיה סולארית למימן", אמר רוהיט צ'אוהאן, מחבר שותף ופוסט-דוקטורט במעבדתו של סינג. "אלה מספרי שיא עולמי; זה הגבוה ביותר שמישהו הוכיח."
כדי להפוך את התהליך לאפס, עליו ללכוד את הפחמן הדו חמצני שנוצר מהתגובה. אבל סינג אמר שגם לזה יכולים להיות יתרונות סביבתיים וכלכליים, כמו הפקת פחמן דו חמצני טהור למשקאות פחמתיים או המרתו לאתילן וכימיקלים אחרים המשמשים בייצור פלסטיק.
"זה לא רק מגוון את הניצול של פסולת ביולוגית אלא מאפשר ייצור נקי של כימיקלים שונים מעבר למימן", אמר בוגר UIC Nisithhan Kani, מחבר משותף בעיתון. "הדרך הזולה הזו לייצור מימן יכולה לאפשר לחקלאים להיות עמידים בעצמם לצרכי האנרגיה שלהם או ליצור זרמי הכנסה חדשים."
אורוחם טכנולוגיות בע"מ, שנתנה חסות למחקר, הגישה בקשה לפטנטים על התהליכים שלהן לייצור ביוצ'ר ומימן, וצוות UIC מתכנן לבדוק את השיטות בקנה מידה גדול.
בנוסף לסינג, קאני וצ'אוהאן, המאמר נכתב בשיתוף הסטודנט לתואר שני ב-UIC, רג'אן בהונאני. מחברים אחרים מגיעים מאוניברסיטת סטנפורד, אוניברסיטת טקסס טק, המכון ההודי לטכנולוגיה רורקי, אוניברסיטת קוריאה ו-Orochem Technologies Inc.
