Nový důmyslný nanomateriál dovede získat vodík z mořské vody  
V oceánech je nezměrná spousta vody. A tím pádem i vodíku, kterým je možné pohánět vodíkovou energetiku. Bylo by skvělé, kdybychom ho mohli jednoduše získávat z mořské vody.
Vytáhneme vodík z mořské vody? Kredit: CC0 Creative Commons.
Vytáhneme vodík z mořské vody? Kredit: CC0 Creative Commons.

Vnější slupka téhle planety je z velké části pokrytá mořskou vodou. Je to obrovské množství zajímavých prvků, které by bylo možné nějak využít, zpracovat a v ideálním případě z nich získat energii. Oceány proto dráždí vědce, inženýry a snílky, kdykoliv jejich zrak padne na mořské vlny. S novým nanomateriálem by se jejich vize mohly přiblížit realitě.

 

Yang Yang. Kredit: University of Central Florida.
Yang Yang. Kredit: University of Central Florida.

V dnešní době je v zásadě možné získávat vodík pro palivové články z mořské vody. Jenomže to stojí hodně energie a je to tím pádem ekonomicky k smíchu. Yang Yang z Univerzity centrální Floridy ale přišel s pozoruhodným hybridním nanomateriálem, který k produkci vodíku z mořské vody využívá solární energii. Dovede vyrobit vodík levněji a účinněji, nežli to zvládají dosavadní technologie.

 

Yang je expert na solární rozklad vody na vodík. Jeho týmu se povedl průlom, který by mohl udělat z mořské vody zajímavý zdroj energie. Na Floridě je to velmi aktuální, mají tam hodně moře i hodně Slunce. Klíčovým prvkem této technologie je fotokatalyzátor, čili materiál, který pohání chemickou reakcí díky světelné energii. Když Yang s fotokatalýzou začal, tak se snažil získat vodík z čisté vody. Nebylo to snadné. Ale udělat to samé s mořskou vodou je ještě mnohem těžší. Fotokatalyzátor totiž v takovém případě musí být dostatečně odolný, aby ho slaná voda záhy nerozežrala.

 

Fotokatalyzátor Yangova týmu to dokáže. Vyvinuli materiál, který ke katalytickém rozkladu vody na vodík využívá oproti jiným podobným materiálům mnohem širší spektrum elektromagnetického záření. A vydrží slanou vodu. Jejich technologie vykročila z laboratoře do reálného světa, kde funguje v mořské vodě.

 

Na Floridě je mají hodně moře i hodně Slunce. Kredit: Ex1le / Wikimedia Commons.
Na Floridě je mají hodně moře i hodně Slunce. Kredit: Ex1le / Wikimedia Commons.

Yang a spol. použili fotokatalyzátor z hybridního nanomateriálu. Na ultratenký film z oxidu titaničitého chemicky vyleptali nepatrné nanorezonátory a materiál na některých místech potáhli nanovločkami ze sulfidu molybdeničitého, 2D materiálu z vrstvy o tloušťce jediného atomu. Typický fotokatalyzátor přemění na energii jenom záření o omezených vlnových délek. S novým nanomateriálem je ale možné využít záření o velkém rozsahu vlnových délek. Funguje od ultrafialové oblasti až o blízce infračervené záření. Oproti stávávajícím fotokatalyzátorům je to více než dvojnásobný rozsah.

 

Nanomateriál pro produkci vodíku z mořské vody. Kredit: University of Central Florida.
Nanomateriál pro produkci vodíku z mořské vody. Kredit: University of Central Florida.

Podle Yanga je s jejich fotokatalyzátorem možné absorbovat mnohem více solární energie, nežli s dnes používanými materiály. Pokud by se jim povedlo tento materiál dostat na trh, tak by to mohlo slušně prospět ekonomice Floridy, i leckde jinde. Yang uvádí, že v mnoha případech je výroba vodíku, čili chemické energie ze solární energie, lepším řešením, nežli produkce elektřiny solárními panely. Elektřinu je nutné komplikovaně přechovávat v bateriích, zatímco vodík je možné relativně snadno uskladnit a transportovat.

 

Dobrou zprávou je i to, že výroba Yangova fotokatalyzátoru je vcelku jednoduchá a levná. Yangův tým navíc pokračuje ve svém výzkumu. Badatelé se soustředí na vypilování výrobního postupu, aby bylo možné fotokatalyzátor vyrábět ve velkém, a také zlepšují jeho výkon natolik, aby s ním bylo možné získávat vodík dokonce i z odpadní vody. 

Literatura
University of Central Florida 2. 10. 2017, Energy & Environmental Science online 28. 9. 2017.

Datum: 13.10.2017
Tisk článku

Oxid siřičitý v enologii - Michlovský Miloš
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 286 Kč
cena: 254 Kč
Oxid siřičitý v enologii
Michlovský Miloš
Související články:

Jak z oxidu uhličitého vykouzlit metanol?     Autor: Stanislav Mihulka (11.02.2016)
Nová důmyslná molekula recykluje oxid uhličitý z atmosféry jako divá     Autor: Stanislav Mihulka (18.03.2017)
Nový pevný katalyzátor exceluje v rozkládání vody na vodík a kyslík     Autor: Stanislav Mihulka (03.08.2017)



Diskuze:

Nihil novum sub Sole.

Josef Hrncirik,2017-10-14 17:17:25

Mladému Yang Yang se nesmazatelně vrylo do pamětí, jak běženci na prudkém slunci celé dny neúnavně a přitom dokonale strojově synchronně pádlují, posilováni pouze grogem z mořské vody a tuzemáku likérky DRAK.

Domníval se mylně, že je k vrcholným sportovním výkonům bičuje zakázaný karcinogenní nethylformiát. Bylo mu však nápadné, že synchronizace i stroke se pod mrakem prudce zhoršují a končí západem Slunce.
Proto si ve své cele do svých solárních fotocel míchal 5 dílů Tuzemáku se 3 díly mořské vody jako ideální iontový nápoj vhodný pro dlouhodobý pobyt na prudkém slunci 0,1 W/cm2.
To odpovídá mísení methanolu s vodou objemově 1:4, kdy zejména na širém moři již nehrozí nebezpečí vzniku rozsáhlého lesního požáru při neopatrném vaření grogu.
Podrobnosti o jeho důmyslných činech lze zdarma získat na Vladimírově podvratném Scihub pod DOI: 10.1039/c7ee02464a
Po embarzích Supplements jsou dostupné jen v abstraktu na který osel odkazuje;
přesně 13,5 cm pod férovou nabídkou: Buy this article za pouhých 42,5 liber.

Fotolýzu "vody" (12 ml 20% vol metanolového svařáku ve fotoreaktoru) samospasitelně zachraňoval (jako deus in machina (sacrificing agent)) osvědčený metylák z lihem neředěného tuzemáku DRAK.
Samovolným rozkladem oněch 2,4 ml "lihu" (cca 37 mmol)
2 CH3OH = CO2 + CH4 + 2 H2 by i potmě na vhodném katalyzátoru (Pt, Rh..) vzniklo
37 mmol H2 tj. cca litrová flaška vodíku a cca 5 kJ volné energie by se mohlo přeměnit do el. proudu i bez oxidace, jen pouhou anaerobní redox disproporcionací.
Schůdný je i trojnásobný výtěžek H2, avšak málo samovolný:
2 CH3OH + 2 H2O = 2 CO2 + 6H2 , tj. až 6 půllitrových flašek vodíku i potmě.

Likérka DRAK by i dále mohla svítit na cestu poznání stočením a rozléváním el. verze knihy: "Photochemical water splitting"; OCLC 970693676; ISBN 9781315279640, ze které je možno snadno rozkrýt dokonalý čin Yangem řízených čínských triád.

Odpovědět

rate of h2 production

Martin Macica,2017-10-13 10:10:10

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/EE/C7EE02464A#!divAbstract

high H2 yield rate of 181 μmol h−1 cm−2

prekladam na 1,81mol / h / m^2 spravne?
to by vychadzalo 24,66 hodin 1m^2 panel na vyporodukovanie 1m^3 vodiku pri 1 atm.

aplikovanim 2H2+O2⟶2H2O ΔrH∘=−572 kJ mol−1
ziskame teoreticku energeticku vytaznost 1,81/2 * 572 = 517,66 kj (1m^2 panel za hodinu)

ak zaokruhlime solarnu konstantu na 1kW/m^2 (=3600 kJ/h) , potom ucinnost je 517/3600 = 14%

...to znie celkom pekne?
uz len vyrobne naklady na 1m^2 takehoto panelu vediet..

Odpovědět

Pavel Šmatelka,2017-10-13 08:51:40

To všechno je moc hezké ale co se děje s kyslíkem po rozkladu vody??? Vzniká směs plynů se dvěma díly vodíku a jedním dílem kyslíku??? To bych považoval za dost nebezpečné takovýto plyn (třaskavou směs) skladovat ve větším než minimálním množství. Následovat může podchlazení a kondenzace kyslíku, molekulární filtry?? Pořád extrémně nebezpečné!!
Nebo jde o katalytickou reakci kdy kyslík z vody reaguje s ???něčím??? a uvolňuje se vodík? To už ale takové terno není.

Odpovědět


Re:

Florian Stanislav,2017-10-13 09:55:56

Kyslík se odstěhoval do Humpolce.--Píši nepřítomen.

Nenašel jsem molekulová síta schopná oddělit kyslík a vodík, takže spíš to zkapalnění kyslíku.
http://www.silcarbon.cz/molekulova_sita.html

Ochlazením třaskavé směsi kyslík + vodík se výbušnost poněkud zmenší. Zkapalněním směsi by se získal kyslík, který má chemické a technické použití, třeba autogenní řezání kovů řízené počítačem.

Z textu se zdá, že jde o fotolýzu vody, tedy ne elektrolýzu, kdy na katodě a anodě vznikají plyny odděleně. U slané mořské vody elektrolýza vedla i ke vzniku chloru.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace