Извлечение водорода из горных пород | Новости Массачусетского технологического института | GPTMain News

Принято считать, что самый распространенный элемент во Вселенной, водород, существует в основном вместе с другими элементами — например, с кислородом в воде и с углеродом в метане. Но естественные подземные карманы чистого водорода пробивают дыры в этом представлении и привлекают внимание как потенциально неограниченный источник безуглеродной энергии.

Одной из заинтересованных сторон является Министерство энергетики США, которое в прошлом месяце выделило исследовательские гранты на сумму 20 миллионов долларов 18 командам из лабораторий, университетов и частных компаний для разработки технологий, которые могут привести к получению дешевого и чистого топлива из недр.

Геологический водород, как известно, образуется, когда вода вступает в реакцию с горными породами, богатыми железом, вызывая окисление железа. Один из получателей гранта, исследовательская группа доцента Массачусетского технологического института Ивенетима Абата, будет использовать свой грант в размере 1,3 миллиона долларов для определения идеальных условий для производства водорода под землей, принимая во внимание такие факторы, как катализаторы для инициирования химической реакции, температура, давление и уровни pH. Цель состоит в том, чтобы повысить эффективность крупномасштабного производства, удовлетворяя глобальные энергетические потребности по конкурентоспособной цене.

По оценкам Геологической службы США, в земной коре потенциально скрыты миллиарды тонн геологического водорода. Накопления были обнаружены по всему миру, и множество стартапов ищут извлекаемые месторождения. Абате стремится дать толчок процессу производства природного водорода, внедряя «превентивные» подходы, которые включают стимулирование производства и сбор газа.

«Мы стремимся оптимизировать параметры реакции, чтобы ускорить реакцию и производить водород экономически целесообразным способом», — говорит Абате, профессор развития Чипмана на факультете материаловедения и инженерии (DMSE). Исследовательские центры Абата сосредоточены на разработке материалов и технологий для перехода к возобновляемым источникам энергии, включая батареи нового поколения и новые химические методы хранения энергии.

Искрящиеся инновации

Интерес к геологическому водороду растет в то время, когда правительства во всем мире ищут безуглеродные альтернативы нефти и газу. В декабре президент Франции Эммануэль Макрон заявил, что его правительство предоставит финансирование для исследования природного водорода. А в феврале свидетели из правительства и частного сектора проинформировали американских законодателей о возможностях добычи водорода из земли.

Сегодня коммерческий водород производится по цене 2 доллара за килограмм, в основном для производства удобрений, химической продукции и стали, но большинство методов включают сжигание ископаемого топлива, в результате которого выделяется углерод, нагревающий Землю. «Зеленый водород», производимый с использованием возобновляемых источников энергии, является многообещающим, но при цене в 7 долларов за килограмм он стоит дорого.

«Если вы получаете водород по доллару за килограмм, он конкурентоспособен с природным газом по цене на энергоносители», — говорит Дуглас Уикс, директор программы Агентства перспективных исследовательских проектов в области энергетики (ARPA-E), ведущей организации Министерства энергетики. программа грантов на геологический водород.

Среди получателей грантов ARPA-E — Горная школа Колорадо, Техасский технологический университет и Национальная лаборатория Лос-Аламоса, а также частные компании, в том числе «Колома», стартап по производству водорода, получивший финансирование от Amazon и Билла Гейтса. Сами проекты разнообразны: от применения промышленных нефтегазовых методов добычи и извлечения водорода до разработки моделей, позволяющих понять образование водорода в горных породах. Цель: ответить на вопросы в том, что Уикс называет «полным белым пространством».

«Что касается геологического водорода, мы не знаем, как мы можем ускорить его производство, потому что это химическая реакция, и мы не понимаем, как спроектировать недра так, чтобы мы могли безопасно добывать его», — говорит Уикс. «Мы пытаемся привлечь лучшие навыки каждой из различных групп для работы над этим, полагая, что ансамбль должен быть в состоянии дать нам хорошие ответы в довольно короткие сроки».

Геохимик Вячеслав Згонник, один из ведущих экспертов в области природного водорода, согласен, что список неизвестных длинный, как и путь к первым коммерческим проектам. Но он говорит, что усилия по стимулированию производства водорода — использованию естественной реакции между водой и породой — представляют «огромный потенциал».

«Идея состоит в том, чтобы найти способы ускорить эту реакцию и контролировать ее, чтобы мы могли производить водород по требованию в определенных местах», — говорит Згонник, генеральный директор и основатель Natural Hydrogen Energy, стартапа из Денвера, который арендует полезные ископаемые для разведочного бурения. В Соединенных Штатах. «Если мы сможем достичь этой цели, это означает, что мы потенциально сможем заменить ископаемое топливо стимулированным водородом».

«Момент полного круга»

Для Абате связь с проектом носит личный характер. Когда он был ребенком, в его родном городе в Эфиопии отключения электроэнергии были обычным явлением — свет не работал три, а может, и четыре дня в неделю. Мерцающие свечи или керосиновые лампы, выделяющие загрязняющие вещества, часто были единственным источником света для выполнения домашних заданий в ночное время.

«А в домашнем хозяйстве нам приходилось использовать дрова и древесный уголь для таких дел, как приготовление пищи», — говорит Абате. «Такова была моя история вплоть до окончания средней школы и до того, как я приехал в США учиться в колледже».

В 1987 году землекопы, бурившие колодцы в поисках воды в Мали в Западной Африке, обнаружили природное месторождение водорода, что вызвало взрыв. Десятилетия спустя малийский предприниматель Алиу Диалло и его канадская нефтегазовая компания вскрыли скважину и использовали двигатель для сжигания водорода и выработки электроэнергии в соседней деревне.

Отказавшись от нефти и газа, Диалло запустил Hydroma, первое в мире предприятие по разведке водорода. Компания бурит скважины вблизи первоначального участка, в которых обнаружены высокие концентрации газа.

«Итак, то, что раньше называлось энергетически бедным континентом, теперь дает надежду на будущее мира», — говорит Абате. «Узнать об этом было для меня моментом полного цикла. Конечно, проблема глобальна; решение глобальное. Но затем связь с моим личным путешествием, а также решение, пришедшее с моего родного континента, делают меня лично связанным с проблемой и решением».

Масштабируемые эксперименты

Абате и исследователи из его лаборатории разрабатывают рецепт жидкости, которая вызовет химическую реакцию, вызывающую выработку водорода в горных породах. Основным ингредиентом является вода, и команда тестирует «простые» материалы для катализаторов, которые ускорят реакцию и, в свою очередь, увеличат количество вырабатываемого водорода, говорит постдок Ифань Гао.

«Некоторые катализаторы очень дороги и сложны в производстве, требуют сложного производства или подготовки», — говорит Гао. «Недорогой и доступный катализатор позволит нам повысить производительность — таким образом, мы будем производить его с экономически обоснованной скоростью, но также и с экономически целесообразным выходом».

Богатые железом породы, в которых происходит химическая реакция, можно найти в Соединенных Штатах и ​​во всем мире. Чтобы оптимизировать реакцию в различных геологических составах и средах, Абате и Гао разрабатывают то, что они называют высокопроизводительной системой, состоящей из программного обеспечения искусственного интеллекта и робототехники, для тестирования различных смесей катализаторов и моделирования того, что произойдет при их применении к горным породам из различные регионы с разными внешними условиями, такими как температура и давление.

«И исходя из этого мы измеряем, сколько водорода мы производим для каждой возможной комбинации», — говорит Абате. «Затем ИИ извлечет уроки из экспериментов и предложит нам: «Основываясь на том, что я узнал, и на основе литературы, я предлагаю вам протестировать этот состав каталитического материала для этой породы».

Команда пишет статью по своему проекту и планирует опубликовать результаты в ближайшие месяцы.

Следующим этапом проекта после разработки рецепта катализатора станет разработка реактора, который будет служить двум целям. Во-первых, оснащенный такими технологиями, как рамановская спектроскопия, он позволит исследователям определять и оптимизировать химические условия, которые приводят к повышению скорости и выхода водорода. Устройство лабораторного масштаба также послужит основой для проектирования реального реактора, который может ускорить производство водорода в полевых условиях.

«Это будет реактор заводского масштаба, который будет имплантирован в недра», — говорит Абате.

Междисциплинарный проект также использует опыт Янга Шао-Хорна из факультета машиностроения Массачусетского технологического института и DMSE для вычислительного анализа катализатора, а также Эстебана Газеля, ученого Корнелльского университета, который поделится своим опытом в области геологии и геохимии. Он сосредоточится на понимании богатых железом ультраосновных горных пород в Соединенных Штатах и ​​по всему миру и на том, как они реагируют с водой.

Для Уикса из ARPA-E вопросы, которые задают Абате и другие получатели грантов, являются лишь первыми и важными шагами на неизведанной энергетической территории.

«Если мы сможем понять, как стимулировать эти породы к выработке водорода и безопасно его добывать, это действительно высвободит потенциальный источник энергии», — говорит он. Тогда развивающаяся отрасль будет обращаться к нефти и газу в поисках ноу-хау в области бурения, трубопроводов и добычи газа. «Как я люблю говорить, это технология, которая, как мы надеемся, в очень краткосрочной перспективе позволит нам сказать: «А действительно ли там что-то есть?»»

Последние статьи

Related articles

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь

hentai lou nicehentai.com ahegeo hentai pron v bigztube.mobi kannada school girl sex videos sxsi com pornoko.net indian porn xnxx.com سكس.جماعي pornigh.com سكس لوسي bangali sex in kompoz2.com ganapa kannada movie songs
سكس مع المعلمة matureporni.com سكس كس مفتوح desi clip.com foxporns.info girls sexy pictures хентай манга hentaitale.net hentai zombie girl little sister doujin justhentaiporn.com kasumi tendo hentai افلام جيانا مايكلز gratisfucktube.com foto sex
desi gay porn vedio momyporn.mobi nepali x video مدام شرموطه freetube18x.com ايناس الدغيدي سكس tony tony chopper hentai hentaimangaz.com naruto new hentai manga الكس والزبر pornarabic.net احلى بزاز ميلفاية arabgrid.net فلم\سكس