Een strategie voor lage emissies die zichzelf terug zou kunnen betalen, helpt wetenschappers bij het realiseren van waterstofgas met hoge opbrengst en hoogwaardig grafeen.

Door de klimaatverandering zijn wetenschappers op zoek gegaan naar hernieuwbare energie waar deze te vinden is. Terwijl het vervaardigen van producten uit afval op weg is een mainstream praktijk te worden, is het produceren van waterstof uit afval de eerste waar we van gehoord hebben.

Onlangs heeft een team wetenschappers van de Rice University met succes waterstof geoogst duurzaam alternatief naar fossiele brandstoffen uit plastic afval.

Meestal zijn de methoden die worden gebruikt om waterstof te produceren vaak niet duurzaam, terwijl de energie zelf dat misschien wel is. Het is bekend dat dergelijke methoden koolstofemissies genereren en bovendien kostbaar zijn om te produceren. 

Strategie voor lage emissies

Deze nieuwe techniek is echter een strategie met lage emissies die zichzelf ruimschoots terug zou kunnen betalen, aldus a verklaring door de onderzoekers.

Kevin Wyss, promovendus van de Rice University en hoofdauteur van het onderzoek, zei dat het team afvalplastic – inclusief gemengd afvalplastic dat niet op type hoeft te worden gesorteerd of gewassen – heeft omgezet in waterstofgas met een hoge opbrengst en hoogwaardige waterstofgas. grafeen.

“Als het geproduceerde grafeen wordt verkocht voor slechts vijf procent van de huidige marktwaarde ⎯, is er sprake van een korting van 95 procent! ⎯ schone waterstof kan gratis worden geproduceerd”, aldus Wyss.

Groene waterstof, afgeleid van hernieuwbare energiebronnen, die een proces doormaakt waarbij water in twee componenten wordt gesplitst, kost ongeveer $ 5 voor iets meer dan twee pond.

Ter vergelijking: het grootste deel van de 100 miljoen ton waterstof die in 2022 wereldwijd wordt verbruikt, werd geproduceerd uit goedkopere fossiele brandstoffen. Toch bedroeg de productie ongeveer 12 ton kooldioxide per ton waterstof.

Netto nul bereiken via duurzame energieproductie

James Tour, Rice's TT en WF Chao hoogleraar scheikunde en hoogleraar materiaalkunde en nano-engineering, merkte op:

“De belangrijkste vorm van waterstof die tegenwoordig wordt gebruikt, is 'grijze' waterstof, die door middel van waterstof wordt geproduceerd hervorming van stoom-methaan, een methode waarbij veel kooldioxide vrijkomt. De vraag naar waterstof zal de komende decennia waarschijnlijk enorm stijgen, dus we kunnen het niet op dezelfde manier blijven doen als we tot nu toe hebben gedaan als we serieus willen zijn dat de uitstoot in 2050 nul is.”

Het wetenschappelijke proces voor het maken van waterstof uit plastic afvalmateriaal houdt in dat de afvalmonsters aan snelle blootstelling worden blootgesteld flash Joule-verwarming bijna vier seconden lang. Hierdoor kwam de temperatuur op 3100 graden Kelvin. 

Bijgevolg verdampt de procedure de waterstof in kunststoffen, waardoor grafeen ontstaat – een opmerkelijk lichtgewicht en robuust materiaal dat bestaat uit een enkele laag koolstofatomen.

Gassamenstellingen bestuderen

Wyss legde uit dat toen de flash-joule-verwarmingstechniek voor het eerst werd ontdekt en vervolgens werd toegepast afvalplastic recyclen in grafeen merkten wetenschappers de productie van veel vluchtige gassen en deze werden uit de reactor geschoten. 

“We vroegen ons af wat ze waren, omdat we een mengsel van kleine koolwaterstoffen en waterstof vermoedden, maar we hadden niet de instrumenten om hun exacte samenstelling te bestuderen.”

Om de verdampte inhoud te analyseren, schafte het team de benodigde apparatuur aan om de waterstofproductie te bepalen. 

De wetenschappers hebben 68 procent van de atomaire waterstof teruggevonden, ondanks een zuiverheid van 94 procent.

.

Wyss beschreef: “We weten dat polyethyleen bijvoorbeeld voor 86 procent uit koolstof en voor 14 procent uit waterstof bestaat. Het ontwikkelen van de methoden en expertise om alle gassen, inclusief waterstof, die met deze methode worden geproduceerd, te karakteriseren en kwantificeren, was voor mij een moeilijk maar lonend proces.”

Wyss benadrukte andere nieuwe technieken die worden gebruikt bij het onderzoek en de ontwikkeling van waterstof met een lage uitstoot levenscyclusanalyse en gaschromatografie. 

“Ik hoop dat dit werk de productie van schone waterstof uit afvalplastic mogelijk zal maken, waardoor mogelijk grote milieuproblemen zoals plasticvervuiling en de broeikasgasintensieve productie van waterstof door stoom-methaan reforming zullen worden opgelost.”

Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift – Geavanceerde materialen op september 11.  

Studiesamenvatting:

Waterstofgas (H2) is de belangrijkste brandstof die kan worden opgeslagen voor een vervuilingsvrije energieproductie, waarbij wereldwijd ruim 90 miljoen ton per jaar wordt gebruikt.

Meer dan 95% van de H2 wordt gesynthetiseerd via metaalgekatalyseerde stoom-methaanreforming, waarbij 11 ton CO2 per ton H2 ontstaat. “Groene H2” uit waterelektrolyse met behulp van hernieuwbare energie stoot geen CO2 uit, maar kost 2 tot 3x meer, waardoor het momenteel economisch niet levensvatbaar is.

Hier rapporteren we de katalysatorvrije omzetting van afvalplastic in schone H2 samen met grafeen met hoge zuiverheid. De schaalbare procedure produceert geen CO2 bij het deconstrueren van polyolefinen en produceert H2 met een zuiverheid tot 94% bij hoge massaopbrengsten.

De verkoop van grafeenbijproduct tegen slechts 5% van de huidige waarde levert H2-productie op tegen negatieve kosten. Uit een levenscyclusanalyse blijkt dat de uitstoot met 39-84% is verminderd vergeleken met andere H2-productiemethoden, wat erop wijst dat het flash-H2-proces een economisch levensvatbare, schone H2-productieroute is.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://genesisnanotech.wordpress.com/2023/09/16/green-hydrogen-successfully-produced-from-plastic-waste/