วิธีการผลิตไฮโดรเจนเปิดโอกาสด้านพลังงานสะอาด

นักวิจัยของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐวอชิงตันใช้ส่วนผสมของเอทานอลกับน้ำและไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อยในระบบการแปลงแบบใหม่เพื่อผลิตไฮโดรเจนอัดบริสุทธิ์ นวัตกรรมนี้หมายความว่าสามารถผลิตไฮโดรเจนได้ในสถานที่จริงที่สถานีเติมน้ำมัน ดังนั้นจึงต้องขนส่งเฉพาะสารละลายเอทานอลเท่านั้น เป็นขั้นตอนสำคัญในการขจัดความจำเป็นในการขนส่งก๊าซไฮโดรเจนความดันสูง ซึ่งเป็นอุปสรรคสำคัญในการใช้เป็นเชื้อเพลิงพลังงานสะอาด "นี่เป็นวิธีคิดใหม่เกี่ยวกับวิธีผลิตก๊าซไฮโดรเจน" ซู ฮา ศาสตราจารย์แห่ง Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering กล่าว และผู้เขียนที่เกี่ยวข้องในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Applied Catalysis Aกล่าว "หากมีทรัพยากรเพียงพอ ผมคิดว่ามีโอกาสที่ดีที่จะสร้างผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อเศรษฐกิจไฮโดรเจนในอนาคตอันใกล้นี้" การใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์เป็นพลังงานสะอาดที่มีแนวโน้มดีแต่ยังไม่เกิดขึ้นจริง เช่นเดียวกับรถยนต์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้า รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนจะไม่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นอันตรายใดๆ ไม่เหมือนรถยนต์ไฟฟ้าตรงที่เติมก๊าซไฮโดรเจนได้ในไม่กี่นาทีที่สถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจน อย่างไรก็ตาม แม้จะมีคำมั่นสัญญาเกี่ยวกับเทคโนโลยีไฮโดรเจน การจัดเก็บและขนส่งก๊าซไฮโดรเจนแรงดันสูงในถังเชื้อเพลิงจะสร้างความท้าทายทางเศรษฐกิจและความปลอดภัยอย่างมาก พลังงานสะอาด เนื่องจากความท้าทาย จึงมีโครงสร้างพื้นฐานด้านก๊าซไฮโดรเจนเพียงเล็กน้อยในสหรัฐอเมริกา และการเจาะตลาดของเทคโนโลยีก็ต่ำมาก ในการทำงานของพวกเขา นักวิจัยของ WSU ได้สร้างระบบการแปลงด้วยขั้วบวกและขั้วลบ เมื่อพวกเขาใส่ไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อยลงในส่วนผสมของเอทานอลและน้ำด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา พวกเขาก็สามารถผลิตไฮโดรเจนอัดบริสุทธิ์ทางไฟฟ้าเคมีได้ คาร์บอนไดออกไซด์จากปฏิกิริยาถูกจับในรูปของเหลว แทนที่จะต้องขนส่งก๊าซไฮโดรเจนที่เป็นอันตราย วิธีการแปลงหมายความว่าสามารถใช้โครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่สำหรับการขนส่งเอทานอล และสามารถสร้างก๊าซไฮโดรเจนอัดได้อย่างง่ายดายและปลอดภัยตามต้องการที่สถานีบริการน้ำมัน “เราใช้น้ำมันเบนซินที่มีส่วนผสมของเอธานอลในสถานีบริการน้ำมันทุกแห่งอยู่แล้ว” ฮากล่าว "คุณลองจินตนาการดูว่าส่วนผสมของน้ำเอทานอลสามารถส่งไปยังสถานีบริการน้ำมันในท้องถิ่นได้อย่างง่ายดายโดยใช้โครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ของเรา จากนั้นใช้เทคโนโลยีของเรา คุณจะสามารถผลิตไฮโดรเจนที่พร้อมสูบเข้าไปในรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนได้ เราไม่ต้องการ หมดกังวลเรื่องการจัดเก็บไฮโดรเจนหรือการขนส่งได้เลย" ระบบไฟฟ้าเคมีที่ทีมพัฒนาขึ้นใช้ไฟฟ้าน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของการแยกน้ำบริสุทธิ์ ซึ่งเป็นอีกวิธีหนึ่งที่นักวิจัยได้ศึกษาเพื่อผลิตไฮโดรเจนแบบลดคาร์บอน แทนที่จะทำงานหนักเพื่อบีบอัดก๊าซไฮโดรเจนในขั้นตอนต่อมา นักวิจัยกลับใช้พลังงานน้อยลงโดยการบีบอัดส่วนผสมของเอทานอลเหลวแทน ซึ่งจะเป็นการผลิตก๊าซไฮโดรเจนที่อัดแล้วโดยตรง Wei-Jyun Wang นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษากล่าวว่า "การปรากฏตัวของเอทานอลในน้ำจะเปลี่ยนคุณสมบัติทางเคมี" "เราสามารถทำปฏิกิริยาของเราด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าที่จำเป็นสำหรับการอิเล็กโทรไลซิสในน้ำบริสุทธิ์" ระบบของพวกเขายังไม่ต้องการเมมเบรนราคาแพงเหมือนวิธีการแยกน้ำแบบอื่นๆ ไฮโดรเจนที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าจะพร้อมใช้งาน Jamie Kee นักวิจัยหลังปริญญาเอกจาก Voiland School และหนึ่งในผู้เขียนนำกล่าวว่า "กระบวนการที่นำเสนอทางเลือกต้นทุนพลังงานไฟฟ้าต่ำแทนการอิเล็กโทรไลซิสในน้ำ บนกระดาษ "มันน่าตื่นเต้นจริงๆ เพราะมีหลายแง่มุมที่นำไปสู่การปรับปรุงวิธีการผลิตไฮโดรเจน" นักวิจัยกำลังทำงานเพื่อเพิ่มขนาดเทคโนโลยีและดำเนินการอย่างต่อเนื่อง พวกเขากำลังทำงานเพื่อใช้ประโยชน์จากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับได้ในของเหลว งานนี้ได้รับทุนสนับสนุนจาก Gas Technology Institute และ RAPID Manufacturing Institute ของกระทรวงพลังงานสหรัฐ