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加拿大研究人员是否破解了如何存储可再生能源?

时间:2022-03-23 16:16:47 来源:

可再生能源遭受三个主要问题。

首先是许多国家的传统油气工业所具有的有效的锤锁垄断。

第二个事实是,尽管两者之间的差距正在迅速缩小,但风能和太阳能仍无法与传统能源发电的千瓦成本相抵触。

第三点,也许是最重要的一点是,可再生能源尚未弥合24/7的可靠性差距–风并不总是吹来,太阳落山–在这一点上,大多数公用事业都依赖于传统的化石燃料发电厂–弥补差异。

因此,寻找一种弥合24/7可靠性差距的方法已成为可再生能源研究人员和支持者的圣杯。

但是现在,加拿大研究人员可能已经削减了可再生能源的戈尔迪结。

卡尔加里大学的研究人员开发了一种低温工艺,该工艺利用廉价的化学催化剂将水(H2O)分解成其化学成分氧和氢,从而使氢(一种高度易燃的元素)得以潜在地存储,清洁燃烧的动能,可在需要时燃烧以产生电能。

最有趣的是,明显的关键催化剂?

铁锈,以及其他一些选择的成分。

尽管催化转化将水分解成其构成元素早已为人所知,但到目前为止,所使用的物质通常是由稀有金属制成的,例如铱和rub,对于大规模的商业用途而言,这些金属价格昂贵。卡尔加里的研究人员发现,他们可以用氧化铁代替外来物和昂贵的成分,即“外行生锈”,再与其他材料结合使用,可以形成有效的电解质,以非晶态膜的形式应用于表面。

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2012年,美国能源部将电解槽的目标效率设定为82%。卡尔加里大学实验室的博士后研究员罗德尼·史密斯(Rodney Smith)说,他和他的同事们测量出低产量时其材料的效率在85%至90%之间。

Smith和他的同事在2013年3月的著名科学期刊《科学》上发表了一篇论文,详细阐述了他们的发现:“光化学途径获得用于水氧化催化的非晶态金属氧化物材料”。这些期刊摘要指出:“大规模电解水产生氢需要更好的催化剂,以降低与氧释放反应(OER)相关的动力学势垒。尽管大多数OER催化剂均基于晶体混合金属氧化物,但非晶相也可以实现高活性。然而,生产非晶态材料的方法通常不适用于混合金属组合物。我们证明了低温过程,光化学金属有机沉积,可以产生用于OER催化的非晶态混合金属氧化物膜。薄膜包含金属的均匀分布,其成分可以精确控制。用这种技术制备的无定形氧化铁的催化性能优于赤铁矿,而α-Fe100-y-zCoyNizOx的催化性能可与目前商业电解槽中使用的贵金属氧化物催化剂相比。”

当前用作商业氧化物催化剂电解槽的“贵金属”是IrO2-氧化铱(IV)-和RuO2,氧化钌(IV)。

简而言之,卡尔加里大学的研究小组显然已经发现了一种方法,该方法可以分解与水结合氢和氧的原子键,而成本仅为使用昂贵的贵金属氧化物催化剂电解槽的当前生产方法的一小部分,从而有可能彻底改变可再生能源。以目前生产成本的一小部分生产可燃氢气用于发电。

卡尔加里大学的一位研究人员西蒙·特鲁德尔(Simon Trudel)评论说,从科学的角度来看,从水中提取氢的成本太高了,“对我来说,没有什么比能拿走所有人都喜欢的书更令人高兴的了。把它扔进垃圾桶,因为我真的不在乎那本书怎么说。然后,您可以将所需的电能存储为氢燃料,只要需要的时间就可以,并且在需求量很大时,可以将其重新引入电网。人们一直在研究此方法,但从未意识到这种方法实际上是能够实现此方法的关键。”

卡尔加里大学研究小组的第二位成员Curtis Berlinguette博士,化学副教授,加拿大能源转换研究主席兼大学高级太阳能材料中心主任指出:“我们的工作代表了实现大规模生产的关键步骤规模的清洁能源经济。”

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研究小组说,他们的基于氧化铁的电解槽的性能与现在市场上昂贵的催化剂一样好,甚至更好,而且成本要低1,000倍。该团队希望到2014年将在市场上推出一款商业化产品,其原型电解槽旨在满足家庭的能源需求,并准备在2015年进行测试。

这一发现开辟了潜在的无限清洁能源,因为地球表面约有70%被水覆盖。

如果测试证明是成功的,那么除了强调大学研究对一个国家经济的价值外,加拿大卡尔加里大学的研究人员已经在全球可再生能源发展中开发出了潜在的变革者-一旦专利产生了业务,这将丰富其机构利益。

他们的研究得到了大学可持续能源,环境与经济研究所,艾伯塔创新公司,神达公司和FireWater燃料公司的支持。

为了利用他们的发现,教授们已经为这项技术申请了专利,并成立了一个分拆公司FireWater FuelCorp。该公司的网站指出:“科学家们正在卡尔加里大学的最先进设施中推广该技术,该设施拥有世界上最先进的电化学和光谱仪器。这种专业知识与在将创新技术推向市场的经验丰富的管理团队相结合,为创建全新的氢气市场领域提供了理想的结合。”

该公司在一个潜在的轻描淡写中得出结论:“当今的机会就在这里。”

通过。约翰·C·KOilprice.com的戴利


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