Forskare hittar en optimal väte-naturgasblandning för att fånga väte i burliknande molekyler mer effektivt. Upphovsman:GIST
I vår pågående strävan att omvandlas till ett mer miljövänligt samhälle, väte (H 2 ) kallas morgondagens rena bränsle. Eftersom H 2 kan produceras av vatten (H 2 O) utan att generera koldioxidutsläpp, utveckla H 2 -kompatibel teknik har blivit högsta prioritet. Dock, vägen framåt är ojämn, och många tekniska begränsningar måste strykas.
"Väte är den minsta molekylen i naturen, och att hitta genomförbara sätt att lagra det är en kritisk fråga för att förverkliga en väteekonomi, "konstaterar docent Youngjune Park från Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) i Korea. Till skillnad från kolväten, ren H 2 måste förvaras vid ett extremt högt tryck (> 100 atmosfärer) eller låg temperatur (20 ° C). Naturligtvis, detta utgör en enorm ekonomisk barriär för H 2 lagring. Men tänk om vi kunde fånga H 2 inuti isliknande kristaller för att göra lagring och transport mindre krävande?
Dessa molekylära burar finns i naturen och kallas "klatrathydrat". De är fasta vattenbaserade föreningar med håligheter som rymmer olika molekyler. Dr Parks grupp vid GIST har undersökt användningen av klatrathydrat som kärl för H 2 lagring. Dock, inkapslingen av ren H 2 är fortfarande en långsam process som också kräver extrema temperatur- och tryckförhållanden.
I en ny studie publicerad i volym 141, utgåvan av maj 2021 av Förnybara och hållbara energirecensioner , Dr Parks grupp undersökte en genomförbar lösning på detta problem. Istället för att försöka bilda klathrathydrater av rent H 2 , tidigare forskare har föreslagit att blanda det med naturgas, som experimentellt visade sig främja inneslutning vid mildare förhållanden. För att förbättra denna strategi, teamet av GIST-forskare satte sig för att hitta den bästa väte-naturgasblandningen (HNGB) för energieffektiv bildning av klatrathydrat. För detta ändamål, de undersökte systematiskt klatrathydrat som produceras från HNGB med olika koncentrationer av metan, etan, och väte. De analyserade noggrant kinatiken och strukturen för klatratbildning och fördelningen av fångade molekyler.
Teamet kunde identifiera de exakta gaskoncentrationerna vid vilken tidpunkt metan och etan, fungerar som termodynamiska modulatorer, bäst förbättra H 2 lagringskapacitet för HNGB -hydrater. Även vid måttliga tryck- och temperaturförhållanden (100 atmosfärer och 8 ° C, respektive), forskarna uppnådde det maximala teoretiska H 2 lagring möjlig för två typer av klathrathydratburar:två och fyra H 2 molekyler i små och stora burar, respektive. Denna bedrift hade inte rapporterats tidigare, och de aldrig tidigare skådade resultaten av denna studie kan således hjälpa till med utformningen av HNGB -hydratlagringsmedier.
Dr Park observerar, "Clathrate hydrates och HNGBs kan ge en rimlig medeltidslösning för att lagra det som kallas" blått "väte, som är väte som produceras med hjälp av fossilbränslebaserad teknik men med minimalt med CO 2 utsläpp. "Idag har blått väte är tre gånger billigare att producera än miljövänligt "grönt" väte. Därför, resultaten av denna studie kan hjälpa till att underlätta den gradvisa övergången från fossila bränslen till väte, som är vår nyckel till en hållbar framtid.
