Ученые из Федерального исследовательского центра (ФИЦ) угля и углехимии Сибирского отделения РАН получили водород, окисляя частицы алюминия в воде под воздействием лазерного излучения. Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Hydrogen Energy, новая технология может более чем вдвое сократить удельные расходы электроэнергии на производство водорода.
Наиболее распространенным способом получения «чистого» водорода является электролиз воды с помощью возобновляемых источников энергии. Недостатком этого метода является высокая энергои капиталоемкость. Удельные затраты электроэнергии на производство «зеленого» водорода могут составлять до 40 киловатт-часов ( кВт*ч) на 1 кг, а удельная стоимость — до $9 на 1 кг. В результате доля «зеленого» водорода в глобальной структуре предложения H2 остается невысокой. По оценке Международного энергетического агентства (МЭА), в 2021 г. она составляла менее 1%, тогда как остальные 99% практически полностью приходились на «серый» водород (паровой риформинг метана без использования технологий улавливания CO2), «бурый» водород (газификация угля), а также получение H2 в качестве побочного продукта нефтепереработки.
Ученые из ФИЦ угля и углехимии СО РАН предложили в качестве альтернативы получать водород с помощью лазерного облучения суспензии из воды и нанопорошка алюминия. «Преимущество технологии в том, что лазерное излучение поглощается только частицами алюминия, а вода оптически прозрачна. Частицы алюминия покрыты оксидной оболочкой — облучение разрушает её, вода контактирует с металлическим ядром, и происходит химическая реакция с выделением водорода. Благодаря простоте процесса, выбранным компонентам и инструментам мы можем сократить затраты электроэнергии до 15–17 кВт*ч на 1 кг водорода», — цитирует портал «Научная Россия» научного сотрудника ФИЦ угля и углехимии Ярослава Крафта.
Достоинством технологии является простота: процесс протекает при комнатной температуре и атмосферном давлении и не требует применения дополнительных химических соединений, при этом лазерная установка, используемая для получения водорода, является более компактной, чем электролизер. Авторы исследования в дальнейшем планируют заменить наночастицы на отходы металлообработки (алюминиевые опилки и стружки), что не только ускорит промышленное внедрение технологии, но и позволит получать в качестве побочного сырья оксид алюминия, который можно использовать для производства адсорбентов и керамических материалов.
