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
Intracept убирает хронической боли в спине с помощью тепла

Intracept убирает хронической боли в спине с помощью тепла

Постоянная боль в пояснице стала изнурительной проблемой для миллионов людей во всем мире, и ее нелегко лечить. Технология под названием Intracept создает волны, осторожно доставляя тепло к пораженному позвонку, чтобы заглушить нервные сигналы и сдержать хроническую боль.

Intracept был разработан медицинской фирмой Relievant Medsystems и основан на минимально инвазивной процедуре, направленной на устранение распространенного источника боли в пояснице, исходящей от позвоночника. Такой тип боли передается через базивертебральный нерв, который проходит через позвонки, включая замыкательные пластинки позвонков и фрагменты хрящей и костей между дисками. Когда пациент н...
05.10.22 09:12
0
0
Нобелевская премия по физике присуждена исследователям квантовой запутанности

Нобелевская премия по физике присуждена исследователям квантовой запутанности

Нобелевская премия по физике 2022 года была присуждена трем ученым за их работу в области новаторской квантовой информатики. Ален Аспе, Джон Ф. Клаузер и Антон Цайлингер провели одни из первых экспериментов с запутанными фотонами, открыв будущее для коммерческих квантовых компьютеров.

Жуткий мир квантовой физики предсказывает несколько неожиданных странностей, включая квантовую запутанность. Это состояние позволяет двум частицам настолько переплестись друг с другом, что изменения, внесенные в одну, мгновенно повлияют на другую, независимо от того, насколько далеко они друг от друга. Эта идея обеспокоила даже Эйнштейна, который утверждал, что квантовая физика является «неполной...
05.10.22 07:18
0
0
Самой белой краской в мире теперь может покрывать автомобили и самолеты

Самой белой краской в мире теперь может покрывать автомобили и самолеты

В прошлом году инженеры из Университета Пердью использовали свой опыт в области материаловедения для производства самой белой в мире краски, способной отражать около 98% падающего солнечного света и, следовательно, обладающей большим потенциалом, когда речь идет об энергоэффективности зданий.

Команда внесла некоторые изменения в рецепт и выпустила более тонкую и легкую версию, которая, по их словам, идеально подходит для использования в автомобилях, поездах и самолетах. Первоначальная версия ультрабелой краски обязана своей исключительной способностью отражать солнечный свет включению сульфата бария - химического соединения, используемого в фотобумаге и косметике. Он был добавлен в см...
05.10.22 07:02
0
0
Хаббл обнаружил величественную спиральную галактику

Хаббл обнаружил величественную спиральную галактику

Величественные широкие рукава спиральной галактики NGC 5495 стали видны с помощью Широкоугольной камеры 3 космического телескопа Хаббл НАСА/ЕКА на новом изображении.

NGC 5495, расположенная примерно в 300 миллионах световых лет от Земли в созвездии Гидры, представляет собой сейфертовскую галактику с особенно яркой центральной областью. В этих светящихся ядрах, известных астрономам как активные галактические ядра, преобладает свет, излучаемый пылью и газом, падающими в сверхмассивную черную дыру. Это изображение получено из серии наблюдений, сделанных астроном...
04.10.22 07:51
0
1
Гигантский супертанкер экономит топливо благодаря парусам

Гигантский супертанкер экономит топливо благодаря парусам

По мере движения судоходной отрасли к обезуглероживанию, огромные паруса кораблей могут вернуться. Компания China Merchant Energy Shipping (CMES) получила новый супертанкер, 4 больших паруса которого позволят сократить средний расход топлива почти на 10%.

Паруса были основным источником энергии для больших кораблей на протяжении тысячелетий. Затем немецкий изобретатель Рудольф Дизель запустил первый двигатель в 1897 году, а первые корабли с дизельным двигателем вышли на воду в 1903 году. Более безопасные и эффективные, чем паровые, они постепенно захватили мир судоходства и с тех пор стали опорой международной торговли. И все же они вредны: около 5...
03.10.22 11:17
0
4
Самая мощная в мире электрическая лодка установила рекорд скорости

Самая мощная в мире электрическая лодка установила рекорд скорости

Катамаран V32 компании Vision Marine недавно вышел в воды озера Озарк, чтобы оставить всех позади, установив новый эталон для электрифицированных гидроциклов. Электрическая лодка, построенная с нуля для максимальной мощности, преодолела барьер в 161 км/ч и установила новый мировой рекорд.

В прошлом году Vision Marine открыла бронирование на полностью электрический подвесной мотор под названием E-Motion 180E, стремясь предложить любителям лодочного спорта более тихий способ скользить по воде без ущерба для мощности. Заявленный как самый мощный в мире электрический подвесной мотор, 180-сильный двигатель развивает крутящий момент 288 фунт-футов (390 Нм) и был быстро приобретен компани...
07.09.22 08:08
0
5
Гибридная X-Yacht путешествует на электричестве или дизельном топливе и подзаряжается от плавания

Гибридная X-Yacht путешествует на электричестве или дизельном топливе и подзаряжается от плавания

Датский производитель яхт X-Yachts недавно спустил на воду первую в мире яхту с электрическим двигателем.

Новое судно, получившее название X4.9E, представляет собой нечто большее, чем просто базовую электрическую трансмиссию, прикрепленную к яхте. Оно сочетает в себе три источника энергии, чтобы судно работало более экологично, чем специализированные газовые или дизельные яхты, но с большей дальностью, чем полностью электрическое судно. Движение происходит от батареи, паруса или дизельного двигателя, ...
18.08.22 11:24
0
13
Candela представила окончательный дизайн парома

Candela представила окончательный дизайн парома

В прошлом году шведский производитель электрических лодок Candela объявил о планах по запуску пассажирского парома P-30. На завершающей стадии проектирования судно было переименовано в P-12 Shuttle и спустился на воду как катамаран на подводных крыльях.

Переименование парома отражает переход компании от обозначения пассажировместимости к длине лодки, то есть прошлогоднее водное такси P-12 теперь превратилось в P-8 Voyager. Ключевые характеристики мало изменились с прошлого года: паром на подводных крыльях вмещает до 30 сидячих пассажиров (плюс капитан) — хотя судно теперь является катамараном, «чтобы сделать его как можно шире, и получить крыло ...
24.06.22 08:30
0