Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Топливные баки будущего принадлежат метанолу

Топливные баки будущего принадлежат метанолу
О водороде говорят как об альтернативном топливе будущего, которое позволит сократить выбросы углекислого газа в атмосферу и избавит от зависимости от ископаемого топлива. Но Джордж Олах (George Olah), химик и нобелевский лаурет, считает, что метиловый спирт гораздо лучше реактивного и летучего водорода. Идея не нова, но в своей книге Олах приводит свежие аргументу в ее защиту.


«За пределами нефти и газа: метаноловая экономия»

 

Во-первых, Олах показывает, что метанол, он же метиловый спирт, потребует очень незначительных модификаций как для существующих двигателей, так и для заправочной инфраструктуры. Во-вторых, в его производстве может быть использован даже углекислый газ, источник глобального потепления.

Преимущества метанола известны давно — однако новые подвижки в синтезе метанола и устройстве топливных элементов делает этот вид топлива еще привлекательнее.

В настоящий момент 90% мирового производства метанола (CH3OH) использует в качестве сырья метан (CH4), основной компонент природного газа. Технология современного производства метанола включает в себя две стадии: превращение метана в синтетический газ — смесь прежде всего окиси углерода и водорода — с последующей перегонкой его в метанол. Хотя эффективность этого процесса со временем возросла, избавление от промежуточного производства синтетического газа сэкономило бы огромные средства: этот процесс составляет до 70% стоимости производства метанола.

 В попытке избавится от этих расходов Олах и его коллеги исследовали различные способы преобразования метана непосредственно в метанол. «Берешь метан и засовываешь в него хотя бы один атом кислорода, — говорит Олах. —Легко сказать, да трудно сделать». Проблема в химической инертности метана, склонного соединяться с кислородом только при высоких температурах. На помощь приходит катализатор, но катализаторы, применяемые сегодня на практике, сами работают при температуре не меньше, а то и больше 300 градусов по Цельсию. При такихъ температурахъ большая часть полученного метанола оксидирует в двуокись углерода и воду. Выход метанола может падать до 2%.

 Недавно открытые низкотемпературные катализаторы приносят лучшие результаты, утверждает Рой Периана, адъюнкт-профессор в том же университете Южной Калифорнии, где проводит свои исследования Олах. Используя катализатор на основе платины, растворенный в серной кислоте при температуре в 200 градусов по Цельсию, Периана достиг более чем 70-процентного выхода метанола. В данный момент он ищет менее дорогостоящие катализаторы, и уже нашел несколько многообещающих вариантов.

 Но Олах со своим коллегой Сурьей Пракашем, профессором химии в том же университете, разработали альтернативную технологию по преобразованию метана в метанол. В ней используются галогены, такие как бром. В присутствии особых катализаторов и при температуре менее 250 градусов метан вступает в реакцию с бромом, образуя бромистый метил (CH3Br) и бромистый водород (HBr). Затем бромистый метил вступает в реакцию с водой и образует метиловый спирт. Бром из бромистого водорода поддается восстановлению посредством реакции с воздухом и повторному использованию.

 Выработка метанола из природного газа — зависимая от ископаемого топлива и увеличивающая содержание углекислого газа в атмосфере — всего лишь первая ступень, утверждает Олах. Химикам давно известно, что метанол можно получить соединением углекислого газа с водородом. Этот процесс требует значительного расхода энергии, чтобы извлечь тот же водород из воды, однако эту энергию возможно получать из неуглеродных источников, таких как атомная энергия или энергия ветра. Двуокись углерода можно добывать из топочного газа, а потом и прямо из атмосферы, говорит Олах.

 В такой системе углекислый газ, высвобождаемый сжиганием метанола, нейтрализуется добычей его же для нужд производства. Процесс тогда может считаться неуглеродным, и полученный метанол окажется подходящей заменой горючему на основе нефти.

 

Хотя пробный экзмепляр Necar5 компании DaimlerChrysler успешно работал на метаноле, в Daimler предпочитают разрабатывать тему водорода

Олах подчеркивает, что метанол, произведенной по такой схеме, будет не новым источником энергии, а просто удобным способом хранить энергию. Его преимущество над водородом — в возможности использовать уже существующие двигатели и инфраструктуру, подвергнув их минимальным изменениям.

 А в сочетании с топливными элементами нового типа, — дополняет Пол Эриксон, адъюнкт-профессор в Калифорнийском университете г. Дэвис,— метанол тем более лучше в качестве автомобильного горючего. Топливные элементы, преобразующие химическую энергию непосредственно в электричество, более эффективны, чем двигатели, сжигающие горючее. В качестве экологически чистой и эффективной альтернативы бензиновым двигателям внутреннего сгорания особым вниманием пользуется водородный топливный элемент. В лаборатории Эриксона имеется действующий автобус на водородных топливных элементах с реактором «на борту». Реактор «переделывает» метанол в водород для топливных элементов. «Мы категорически избегаем хранения водорода», — говорит Эриксон.

 Однако передвижной реактор требует места и энергии. В 1993 году Пракаш, Олах и коллектив лаборатории Jet Propulsion в Пасадене, Калифорния, совместно изобрели топливный элемент работающий сразу на смеси метанола с водой. Между положительным и отрицательным электродами элемента располагается мембрана, пропускающая от одного электрода к другому только протоны метанола. Однако поначалу мембраны работали несовершенно, пропуская метанол, и в 2001 году Пракаш с коллегами разработали новую мембрану, более дешевую и более эффективную. С этой мембраной топливные элементы, работающие сразу на метаноле, дают кпд в 35%, в два раза больше кпд двигателя внутреннего сгорания, но еще очень мало в сравнении с теоретическим максимумом в 97%.

 Пока что метаноловые топливные элементы слишком дороги для использования в пассажирских автомобилях. Высокая цена определяется прежде всего стоимостью платины и рутения, используемых в качестве катализаторов. Пракаш со своими коллегами работают над уменьшением необходимого количества катализатора: делают его более активным, увеличивают отношение его поверхности к объему и задействуют нанотехнологии. Достигнув зрелости, эта технология должна вытеснить водородные топливные элементы, по мнению Эриксона. «Недорогие, высокопроизводительные метаноловые топливные элементы — настоящий Грааль», — заявляет он.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Обнаружена система с газовой гигантской экзопланетой и белым карликом

Обнаружена система с газовой гигантской экзопланетой и белым карликом

Используя спутник НАСА TESS, международная группа астрономов обнаружила интересную внесолнечную планетную систему, состоящую из звезды-хозяйки оранжевого карлика, планеты размером с Юпитер и белого карлика.

TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) проводит исследование около 200 000 ярчайших звезд около Солнца с целью поиска транзитных экзопланет. На данный момент было идентифицировано более 2450 экзопланет-кандидатов (представляющие интерес объекты TESS или TOI), из которых 91 подтверждена. Теперь группа астрономов во главе с Дэвидом В. Мартином из Университета штата Огайо сообщает об обнаружен...
18.01.21 19:45
0
0
В Западной Африке обнаружен новый вид оранжевой летучей мыши

В Западной Африке обнаружен новый вид оранжевой летучей мыши

Ученые, работающие в западноафриканской Гвинее, обнаружили новый вид летучих мышей с оранжевым мехом. Редкое открытие было сделано при проведении полевых исследований в изолированном горном хребте Нимба.

Находка была сделана в начале 2018 года, когда ученые проводили исследования по сохранению популяций летучих мышей в исключительно биоразнообразных горах Нимба, регионе Западной Африки, охватывающем границы Гвинеи, Либерии и Кот-д'Ивуара. Исследователи сосредоточили свое внимание на серии старых шахтёрских пещер, которые давно были заселены летучими мышами. В ходе исследования ученые обнаружили п...
17.01.21 16:35
0
1
Исследование: почти 500 звезд родились одновременно

Исследование: почти 500 звезд родились одновременно

В Млечном Пути находится 8 292 недавно обнаруженных звездных потока - все они названы Theia. Но Theia 456 особенный.

Звездный поток – это линейная структура, а не скопление звезд. После объединения нескольких наборов данных, снятых космическим телескопом Gaia, группа астрофизиков обнаружила, что все 468 звезды Theia 456 родились одновременно и движутся в одном направлении по небу. «Большинство звездных скоплений формируются вместе», - сказал Джефф Эндрюс, астрофизик Северо-Западного университета и член группы. ...
16.01.21 18:07
0
2
RIP: крот InSight прекратил свою миссию после 2 лет на Марсе

RIP: крот InSight прекратил свою миссию после 2 лет на Марсе

В четверг НАСА объявило марсианского крота мертвым после того, как ему не удалось глубоко зарыться в Красную планету, чтобы измерить ее температуру.

Ученые в Германии потратили 2 года, пытаясь заставить тепловой зонд, получивший прозвище «крот», просверлить марсианскую кору. Но устройство длиной 40 сантиметров, которое является частью спускаемого аппарата НАСА InSight, не могло создать достаточного трения в красной грязи. Предполагалось, что он закопается на глубину 5 метров, но за всё время было пробурено всего лишь около полутора метров. По...
15.01.21 16:00
0
5
Электросамокат Kugoo X1: особенности устройства и правила эксплуатации

Электросамокат Kugoo X1: особенности устройства и правила эксплуатации

Электрический самокат Kugoo X1 характеризуется отличными техническими параметрами, при этом имея сравнительно невысокую цену.

Такой транспорт стал популярен среди наших соотечественников благодаря своей мобильности и экономичности. Электросамокаты без проблем преодолевают пробки по любым дорогам, при этом, не расходуя топливо и не загрязняя окружающую среду. Ниже разберем основные особенности модели Kugoo X1 и основные правила ее использования. Параметры и характеристики Одной из основных особенностей модели является е...
03.08.20 17:36
0
7
Топ-5 электросамокатов Xiaomi

Топ-5 электросамокатов Xiaomi

Китайский бренд Xiaomi славен не только производством мощных и доступных смартфонов, но и созданием различных видов электрического транспорта, включая электросамокаты.

Мы выделили для вас топ-5 лучших электросамокатов Xiaomi, которые изготовлены из инновационных материалов, обладают неповторимым дизайном и могут похвастать солидными техническими характеристиками. Xiaomi MiJia Electric Scooter M365 - самая популярная модель самоката При изготовлении корпуса самоката MiJia Electric Scooter M365 применялся авиационный алюминий, который не только придал устройству...
03.04.20 13:07
0
16
Гибридный круизный лайнер питается от аккумулятора

Гибридный круизный лайнер питается от аккумулятора

Норвежская компания Hurtigruten смотрит в будущее для своего флота и недавно достигла морского первенства, испытав свой гибридный корабль MS Roald Amundsen.

Компания Hurtigruten работает с 1893 года и сегодня проводит экспедиции по всему миру. В течение следующих нескольких лет она добавит пару гибридных судов в свой флот, а MS Roald Amundsen – первый в своем классе. Названный в честь норвежского исследователя, который первым пересек Антарктиду и достиг Южного полюса в 1911 году, MS Roald Amundsen разработан специально для холодных полярных вод и мож...
04.07.19 20:54
0
10
Roboat - автономный водный робот MIT

Roboat - автономный водный робот MIT

Он был создан в помощь инфраструктуре, но его возможности неограниченны.

MIT разработал автономного водного робота под названием Roboat. Совместно с Амстердамским институтом передовых городских решений (AMS Institute) исследователи представили лодку как способ исследовать новые виды передвижения и поможет улучшить движение транспорта, особенно в Амстердаме, где четверть поверхности города находится на воде. Roboat могут распознавать друг друга, связывать друг с другом...
10.06.19 13:04
0