Новосибирские ученые работают над созданием автономных энергоустановок на водороде

Специалисты Новосибирского государственного технического университета и Международного центра по теплофизике и энергетике в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» приступили к разработке нетрадиционных методов получения дешевого водорода, сообщает Минобрнауки РФ.

Как отмечается в пресс-релизе министерства, уже в недалеком будущем предполагается создание небольших автономных электрохимических генераторов на основе топливных элементов.

Топливные элементы (ТЭ), работающие на водородном топливе, превосходят все известные на сегодня средства генерации электрической энергии, говорится в сообщении. Среди различных типов ТЭ, наиболее перспективными, с точки зрения их использования в водородной энергетике, являются низкотемпературные твердополимерные топливные элементы (ТПТЭ) и высокотемпературные твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ). Принципиальным недостатком ТПТЭ является высокая чувствительность применяемых в них катализаторов к чистоте водородного топлива, особенно к наличию примесей моноксида углерода.

Недостатком ТОТЭ является необходимость поддержания высокой рабочей температуры (900–1000°С). Эти ограничения приводят в конечном итоге к удорожанию устройств генерации электроэнергии, отмечается в ... Читать дальше »

Достигнута рекордная точность измерения оптических частот в атоме водорода

Достигнута рекордная точность измерения частот оптических переходов в атоме водорода на уровне единиц пятнадцатого знака. Измерение позволило наложить ограничение на дрейф постоянной тонкой структуры α, а также открыло возможность уточнить постоянную Ридберга. Эксперименты проводились в Институте квантовой оптики Общества Макса Планка (Гархинг, Германия). Авторы работы – ведущий научный сотрудник лаборатории оптики активных сред ФИАН доктор физико-математических наук Николай Колачевский и специалисты группы нобелевского лауреата Теодора Хенша. Полученный результат важен не только для фундаментальной науки, но и для практических приложений в современной метрологии.

Можно ли с помощью тонких высокоточных измерений достичь чувствительности к дрейфу фундаментальных констант, сопоставимой с результатами астрофизических наблюдений?

В Стандартной модели есть набор из примерно 30 входящих параметров – фундаментальных констант. Это измеряемые величины, но происхождение их в рамках существующих теорий неизвестно, это за пределами понимания современной физики. Одна из констант, знаменитая постоянная тонкой структуры α, привлекала внимание исследователей со времен П. Дирака.

Постоянная тонкой структуры α ≈ 1/137 -безразмерная величина, характеризующая электромагнитны ... Читать дальше »

Появилась первая в мире гибридная электростанция на энергии ветра и водорода

Первая в мире электростанция, работающая на основе двух возобновляемых источниках энергии – ветра и биогаза, построена в Германии, в городе Пренцлау (федеральная земля Бранденбург). Общая стоимость проекта составила 21 миллион евро.

Как утверждают производители новой ветроводородной электростанции, особенность ее технологии состоит в максимально полном использовании получаемой от ветра энергии: избыточная энергия, вырабатываемая ветротурбинами, не будет теряться во время ее минимального потребления (например, ночью), а будет направлена на получение водорода из воды, который затем планируется продавать водородным заправочным станциям в Германии.

Как считает Вернер Дивальд, один из членов правлений компании Enertrag, принимавшей участие в строительство электростанции, данное направление в энергетике является весьма перспективным. Он также выразил надежду, что в будущем появятся новые возможности, позволяющие производить гибридные электростанции с гораздо большей мощностью, чем недавно открытая вблизи города Пренцлау.

Рис. 1. Схема распределения энергии, полученной в результате работы гибридной ветроводородной электростанции.

Создан простой генератор высокочистого водорода на основе мембраны из нанотрубок

Японскими инженерами из Киотского университета был сконструировано относительно простое устройство, с помощью которого можно получать высокочистый водород.

В технологии многих известных способах производства водорода (например, паровая конверсия природного газа и метана) существует дополнительный этап очистки газа. Ученые из Японии попытались сделать этот этап многофункциональным – разработать новый тип генератора водорода, в котором один элемент конструкции принимал участие в обеих технологических операциях. По итогам проведенных экспериментов был сделан вывод, что в качестве такого элемента может выступать двуслойная мембрана, верхняя часть которой – это массив нанотрубок из диоксида титана. В основу этого массива ученые поместили тонкую (около 10 мкм) палладиевую пленку.

В функционирующем генераторе данная мембрана помещена между двумя камерами, в одну из которых впускается топливо – метанол или этанол. Ультрафиолетовое освещение сверху запускает фотокаталитическую реакцию, от чего топливо превращается в диоксид углерода, формальдегид и водород. Роль фотокатализатора на этом этапе выполняет массив нанотрубок.

Сквозь слой палладия проникнуть может только водород – поэтому в нижней камере скапливается очищенный водород, чистота которого достигала 99%.

Учёные получили от микробов чистый водород

Руководитель проекта — Брюс Логан (справа) — возглавляет также исследовательский центр водородной энергетики в Пенсильвании.

Авторы новой системы придумали, как вырабатывать даровой водород в ходе самоподдерживающегося процесса, требующего в качестве сырья органические отходы, а также солёную и пресную воду.

Брюс Логан (Bruce Logan) и Ёунк Ким (Younggy Kim) из университета Пенсильвании продолжили начатую несколько лет назад тему микробных электролизёров.

Напомним, в таких аппаратах водород выдают бактерии, перерабатывающие органику. Но для преодоления так называемого барьера брожения микробам нужна была небольшая помощь — напряжение, подводимое извне. В противном случае вместо чистого водорода получаются его соединения.

Затраты электричества делают бактериальные электролизные ячейки не слишком привлекательными. Для преодоления этого недостатка три года назад китайцы скрестили бактериальный электролизный аппарат с микробными же топливными элементами.

А Логан и Ким решили пойти иным путём. Они вспомнили, что разность потенциалов можно получить, объединив анод, катод с мембраной между ними и подав в соседние полости морскую и речную воду. Перемещение ионов через ячейку создаст ток.

Новаторы из Пенсильвании соединили упомянутый выше принцип с технологией микробных топливных и электролизных элементов. Исследователи собрали сэндвич из пяти пар отсек ... Читать дальше »