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浮式太陽能鑽機將海水轉化成清潔的水力RTG老虎機發電燃料

紐約市哥倫比亞大學的工程師們開發了一種太陽能鑽機,該太陽能鑽機利用太陽光中的能量從海水中提取氫,有一天有可能作為漂浮在海洋上的平台運行。

太陽能設備使用電解技術(一種通過將電流通過化合物將化合物分解為較簡單的物質的技術)將水(H2O)分離為氫氣(H2)和氧氣(O2)。

 這台電腦電子老虎機豎立的圖片顯示了浮動式太陽能鑽機如何在海洋中向外看。圖片:Justin Bui /哥倫比亞工程

電解器的電力來自鑽機的機載光伏(PV)電池,該電池通過利用光子將電子從原子中敲除而將太陽能轉化為電能,從而使它們自由移動並產生電流。

無需膜即可確保氫氣純度

哥倫比亞大學的工程師說,目前用於從水中生產氫燃料的“六合彩全車最先進的電解器”需要昂貴且細膩的膜,以確保所提取的H2的高純度。

但是他們的太陽能設備無需膜即可確保高水平的H2純度。

一旦擴大到工業級吃角子老虎遊戲他們認為,這樣的太陽能鑽機不僅價格便宜,而且堅固耐用,因此能夠在開闊的海水中運行。

化學工程助理教授Daniel Esposito 老虎機遊戲免費研究新型太陽能鑽機的小組負責人一直在研究如何通過電解從水中生產可儲存的氫燃料。

他說,他們“對太陽能技術的潛力感到非常興奮”,“因為有大量可用的太陽能。”

“能夠安全地演示無需膜即可進行電解的裝置,這使我們向實現海水電解的目標又邁進了一步,”埃斯波西托(Esposito)團隊的博士生,《科學》雜誌有關科學報告的主要作者傑克·戴維斯(Jack Davis)補充說。拉霸機程式繼承人的作品,最近在 國際氫能雜誌.

在該研究文件中,該團隊描述了其如何開發和測試“浮動式無膜PV電解槽”太陽能發電設備,以作為生產清潔氫的手段。CES老虎機純度可接受的氫燃料。

無排放的清潔氫燃料

如果可以找到一種可行的方法來提取無二氧化碳(CO2)排放的氫氣,那麼人們極有希望,氫氣自1958年以來一直被NASA用作火箭燃料。

隨著燃料電池電動汽車市場的擴大,對氫作為道路運輸燃料的需求不斷增長。

當今使用的大多數氫燃料來自“蒸汽甲烷重整”,該過程通過使蒸汽通過而從天然氣中提取H2。

但是,這種方法不是無排放的,因為它還會釋放二氧化碳。甲烷(CH4)加蒸汽(H2O)變成氫氣(H2)和二氧化碳(CO2)。

使用太陽能光伏電池產生的電能來電解水被視為製造氫燃料的一種更綠色的替代方法,因為它不產生二氧化碳。

氫的“浮力誘導分離”

Esposito教授及其團隊使用了一種稱為“浮力誘導分離”的方法,無需膜即可生產出高純度的氫氣。

他們開發了一種獨特類型的“流通式網狀電極”,帶有特殊的鉑塗層,可作為分解水的電解反應的催化劑。

為了使電解起作用,必須有兩個彼此非常接近(2mm距離)的電極(O2的正極和H2的負極)。

 在無膜設計中,兩個網狀電極(以狹窄的間隙隔開)在電流流過水中時分別產生O2和H2氣體。圖片:Daniel Esposito /哥倫比亞工程

H2和O2氣體在氣泡上形成“鉑電催化劑”塗層。當氣泡充滿時(即達到浮力點),氣泡會向上漂浮,並將H2收集在腔室內,而將O2收集在腔室內或“排入大氣”。

首先,該團隊嘗試對電極對的外部和內部進行塗層,但這導致過多的O2氣泡越過H2氣泡到達其收集室的路徑;收集到的氫氣純度僅為93%。

但是,當他們嘗試僅塗覆電極對的外部時,工程師發現他們可以以99%的純度收集H2 –幾乎沒有O2氣泡進入H2氣泡的路徑。

“人工光合作用”

工程師現在正在改進太陽能鑽機的設計,以優化其在實際海水中使用的效率,這在化學上不同於他們在實驗室中嘗試過的“更理想”的水基電解質。

他們還希望開大樂透加碼發太陽能鑽機的模塊化版本,可以更輕鬆地擴大規模以在海上部署。

戴維斯說:“這些太陽能燃料發生器實質上是人工光合作用系統,其作用與植物通過光合作用完成的功能相同,因此我們的設備可能為產生清潔可再生能源提供各種機會。”

Esposito教授補充說:“我們面臨的挑戰是找到可擴展且經濟的技術,將陽光轉化為有用的能量形式,這種能量也可以在太陽不發光時被存儲。”

視頻顯示H2和O2氣泡從電極上脫落

哥倫比亞大學的以下視頻顯示了H2和O2氣泡離開太陽能設備中電極表面時的上升趨勢。

請注意,僅在電極對的外側(左側為“不對稱電極”)上進行催化劑塗層的設計如何使較少的O2氣泡漂移到H2氣泡的向上路徑中。