Badaczki z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW opracowały technologię, która umożliwi powszechną i mniej kosztowną produkcję wodoru. Wykorzystały do tego disiarczek molibdenu produkowany w reaktorach zderzeniowych i nanomateriały węglowe.
Wodór ma być paliwem XXI w., jednym z kluczowych w transformacji energetycznej Unii Europejskiej. W 2050 r. zielony wodór, czyli pochodzący ze źródeł odnawialnych, ma odpowiadać za 24 proc. zapotrzebowania UE na energię. Naukowcy poszukują odpowiedniej metody na jego wytwarzanie.
Obiecująca hybryda
– Celem naszego projektu było wytworzenie czystego wodoru, ponieważ powstaje on z reakcji rozkładu wody. Jednocześnie chciałyśmy, żeby odbyło się to niskim kosztem – mówi dr inż. Marta Mazurkiewicz-Pawlicka.
W wyniku procesu elektrolizy wody wytwarzane są wodór i tlen. Jako katalizator powszechnie wykorzystuje się platynę, która jest bardzo droga i coraz mniej dostępna. Naukowcy poszukują materiału, który mógłby ją zastąpić. W zespole badawczym Inżynierii Produktu na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW zaproponowano połączenie disiarczku molibdenu i nanomateriałów węglowych. Wykazują one obiecujące właściwości elektro- i fotoelektrokatalityczne do rozdzielania wody.
Nowa technologia
– Temat wydzielania wodoru i stosowanych do tego katalizatorów na bazie disiarczku molibdenu jest znany. Istnieje wiele technik otrzymywania takich katalizatorów, ale nie można ich zastosować w większej skali, gdyż są zbyt kosztowne – tłumaczy mgr inż. Zuzanna Bojarska.
Ikona cytatu
– Dlatego docelowo nasze materiały będą produkowane w reaktorach zderzeniowych, co jest nowością – zaznacza mgr inż. Zuzanna Bojarska.
– Reaktory zderzeniowe pozwalają na produkcję materiałów o powtarzalnych właściwościach w sposób ciągły i kontrolowany. Przez swoją dość prostą konstrukcję są łatwo skalowalne i z powodzeniem mogą być zastosowane w przemyśle – dodaje.
Reaktory przypominają literę T. Zderzają się w nich dwa strumienie, dając dobre warunki mieszania, skąd trzecim kanałem odprowadzany jest produkt. Do reaktora wtłaczane są reagenty w postaci wodnego roztworu lub zawiesiny z nanomateriałami węglowymi, a w wyniku reakcji dochodzi do wytrącenia się disiarczku molibdenu na powierzchni węgla.
Trzej muszkieterowie
Syntezę disiarczku molibdenu w reaktorze zderzeniowym opracował prof. Łukasz Makowski wraz z zespołem. Mgr inż. Zuzanna Bojarska kontynuuje pracę nad materiałem w ramach doktoratu. Dr inż. Marta Mazurkiewcz-Pawlicka zajmuje się nanomateriałami węglowymi.
– Łączymy wszystkie nasze doświadczenia i kompetencje. Cieszę się, że tworzymy interdyscyplinarny zespół i jesteśmy w stanie opracować technologię wytwarzania nowych materiałów oraz znaleźć dla nich ciekawe zastosowanie – mówi dr inż. Marta Mazurkiewicz-Pawlicka.
– Opracowujemy nowe materiały po to, żeby w przyszłości korzystać z czystej energii – podkreśla mgr inż. Zuzanna Bojarska. Ogniwa paliwowe wykorzystujące pozyskany w ten sposób wodór mogłyby stanowić źródło zasilania samochodów czy domów.
Fot. pw.edu.pl/ Od prawej: dr inż. Marta Mazurkiewicz-Pawlicka i mgr inż. Zuzanna Bojarska przy ogniwie paliwowym
Polsko-tajwańska współpraca
Aby jeszcze bardziej obniżyć koszty produkcji wodoru, badaczki realizują kolejny projekt wraz z naukowcami z Tatung University w Tajpej. – Chcemy zwiększyć aktywność naszej hybrydy w zakresie promieniowania słonecznego poprzez dodanie nanocząstek półprzewodnikowych o właściwościach fotokatalitycznych – mówi dr inż. Marta Mazurkiewicz-Pawlicka. – Zastosowanie takich materiałów pozwoli na obniżenie kosztów technologicznych ze względu na użycie energii słonecznej – dodaje.
Projekt pt. „Nowoczesne materiały hybrydowe na bazie disiarczku molibdenu ze zwiększonymi właściwościami fotokatalicznymi do reakcji wydzielania wodoru”, który potrwa jeszcze co najmniej dwa lata, jest finansowany w ramach konkursu polsko-tajwańskiego organizowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.
Kończący się projekt „Nowoczesne hybrydowe katalizatory na bazie nanomateriałów węglowych i disiarczku molibdenu do reakcji wydzielania wodoru” był realizowany od 2020 r. Został sfinansowany ramach prowadzonego w PW programu „Inicjatywa doskonałości - uczelnia badawcza”. Znalazł się w gronie laureatów konkursu na granty badawcze „Technologie Materiałowe - 1” Centrum Badawczego POB Technologie Materiałowe.
Energetyka, OZE
Gospodarka odpadami, Recykling
Ekologia, Ochrona środowiska
E-transport, E-logistyka, E-mobilność
EkoDom, EkoBudownictwo
EkoRolnictwo, BioŻywność
Prawo, Administracja, Konsulting
Brakuje elektryków. To problem dla offshore
Wyspy, które niekoniecznie otacza woda
Simply Blue Group częścią konsorcjum budującego pierwszą na świecie farmę wodorostów na morskiej farmie wiatrowej
MKiŚ: trwają badania hałd górniczych i hutniczych w celu odzysku surowców krytycznych
URE: na koniec 2023 roku 1,4 mln mikroinstalacji OZE o mocy 11,3 GW
Od kwietnia zmiany w "Czystym Powietrzu" m.in. dotyczące pomp ciepła
Ropa brent | 83,76 $ | baryłka | 1,33% | 11:11 |
Cyna | 23110,00 $ | tona | 0,64% | 29 lis |
Cynk | 2507,00 $ | tona | -0,87% | 29 lis |
Aluminium | 2177,00 $ | tona | 0,60% | 29 lis |
Pallad | 1021,53 $ | uncja | -1,54% | 11:10 |
Platyna | 936,30 $ | uncja | -0,31% | 11:11 |
Srebro | 25,06 $ | uncja | 0,08% | 11:11 |
Złoto | 2038,40 $ | uncja | -0,33% | 11:11 |