211service.com
Važiuojantys automobiliai vandeniliu, pagamintu iš krakmolo
Naudodami fermentų, gautų iš kelių organizmų, troškinį, mokslininkai sukūrė būdą krakmolą, gaunamą iš daugelio šaltinių, įskaitant kukurūzus ir bulves, paversti vandenilio dujomis esant žemai temperatūrai ir slėgiui. Metodas pagamina tris kartus daugiau vandenilio nei senesnis fermentinis metodas, o tai rodo, kad gali būti praktiška naudoti tokius fermentus gaminant vandenilį kuro elementų transporto priemonėms.
Nors kuro elementų transporto priemonės yra patrauklios, nes neišskiria teršalų, buvo iššūkis rasti švarius ir įperkamus būdus gaminti, transportuoti ir saugoti vandenilį, kad būtų galima jas naudoti. Dažniausiai vandenilis išgaunamas iš iškastinio kuro. Vandenilio gamyba elektrolizuojant vandenį reikalauja daug energijos ir gali būti brangu. Naujoji sistema pagerina kitus eksperimentinius vandenilio kūrimo iš biomasės metodus naudojant žemą temperatūrą, todėl ji gali būti patogesnė ir efektyvesnė.
Tyrėjai – iš Virginia Tech , Blacksburg, VA; Oak Ridge nacionalinė laboratorija ; ir Džordžijos universitetas Atėnuose – sujungė 13 komerciškai prieinamų fermentų, išskirtų iš mielių, bakterijų, špinatų ir triušio raumenų. Darbas yra galima rasti internete in PLoS ONE , žurnalas, išleistas Viešoji mokslo biblioteka . Vandenilis gaunamas iš dviejų šaltinių: krakmolo ir vandens, naudojamo krakmolui oksiduoti. Fermentai palengvina chemines reakcijas, kurių metu vanduo ir krakmolas gali būti visiškai paverčiami vandeniliu ir anglies dioksidu. Y. Percival Zhang , Virdžinijos technologijos universiteto biologinių sistemų profesorius. (Išskiriamą anglies dioksidą kompensuoja anglies dioksidas, kurį sulaiko augalai, tiekiantys krakmolą.)
Naujoji sistema gamina didesnę vandenilio išeigą nei ankstesnės eksperimentinės sistemos, kurios naudojo fermentus cukrui paversti vandeniliu. Tačiau nors vandenilio išeiga yra didelė, kol kas dujų susidarymo greitis yra labai mažas. Iš dalies taip yra todėl, kad mokslininkai naudojo paruoštus fermentus ir neoptimizavo sistemos, sako Zhang. Kitas mokslininkų projektas apims išsamią kiekvieno proceso etapo analizę, kad būtų galima rasti greitį ribojančius žingsnius.
Pavyzdžiui, vienas iš fermentų gali gaminti šalutinį produktą, kuris sulėtina vėlesnius veiksmus, sako Michaelas Adamsas , Džordžijos universiteto biochemijos ir molekulinės biologijos profesorius. Tada mokslininkai ieškotų kitų fermentų arba pakeistų esamus, kad sumažintų šalutinį produktą. Jie taip pat ieškos fermentų, galinčių veikti aukštesnėje temperatūroje. Jei padidinsite temperatūrą 10 laipsnių, dažniausiai reakcijos greitį galite padidinti du kartus, sako Zhang.
Zhang teigia, kad vienas iš pirmųjų sistemos pritaikymų galėtų būti vandenilio generavimas kuro elementams nešiojamoje elektronikoje. Krakmolas galėtų būti saugesnis energijos kaupimo būdas nei naudojant metanolį, kuris šiuo metu yra pagrindinis tokių mažų kuro elementų sistemų pasirinkimas. Jis skaičiuoja, kad prireiks maždaug šešerių ar aštuonerių metų, kad tokių paraiškų įkainiai būtų pakankamai pagerinti. Galiausiai jis tikisi panaudoti savo procesą, kad išspręstų vieną didžiausių dabartinių vandenilinių kuro elementų transporto priemonių problemų: sumontuoti pakankamai vandenilio, kad būtų galima konkuruoti su benzinu varomomis transporto priemonėmis.
Tačiau kai kurie Energetikos departamento (DOE) pareigūnai abejoja, ar visa sistema bus pakankamai lengva naudoti laive. Sunita Satyapal DOE vandenilio saugojimo komandos vadovas pažymi, kad į tyrėjų vertinimus neįtrauktas vandens ar kitos įrangos, reikalingos vandeniliui gaminti, svoris. Pasak jos, šie dalykai gali daugiau nei dvigubai padidinti sistemos svorį, net jei kuro elemento pagamintas vanduo būtų perdirbamas. Sistema tikriausiai bus per sunki, kad suteiktų transporto priemonei važiavimo atstumą, konkurencingą su benzininiais varikliais, teigia Satyapal.
Ji taip pat pažymi, kad vandenilio gamybos greitis dabar yra daug mažesnis, nei reikėtų naudoti transporto priemonėse, ir bus labai sunku, o gal net neįmanoma, pakankamai pagerinti.
Tačiau net jei naujoji sistema nėra naudinga kaip vandenilio gamybos būdas automobilyje, galiausiai ji gali būti naudinga gaminant vandenilį degalinėse. Vienas iš vandenilio gamybos iššūkių yra vandenilio suspaudimo ir transportavimo iš centrinių vietų kaina. Gamyba vietoje, naudojant fermentus degalinėse ar net žmonių namuose, galėtų išspręsti šias problemas. Tokiais atvejais vandenilio gamybos greitis gali būti mažesnis nei transporto priemonėje, nes vandenilis gali būti gaminamas visą parą santykinai didelėse talpyklose.
Vis dėlto kai kurie skeptiškai vertina pagrindinę krakmolo panaudojimo kurui gaminti koncepciją. Padaryti maistą į vandenilį nėra tokia puiki idėja, sako Jonas Deučas , MIT chemijos profesorius. Iš tiesų, kukurūzų paklausa etanoliui gaminti jau didina maisto kainas. Kukurūzų krakmolo naudojimas vandenilio gamybai gali pabloginti problemą.
Tačiau Zhang pažymi, kad krakmolo panaudojimas vandenilio gamybai būtų daug geresnis turimų kukurūzų panaudojimas nei pavertimas etanoliu: kuro elementai gali būti tris kartus efektyvesni nei etanolį deginantys vidaus degimo varikliai. Nepaisant to, krakmolą jis laiko laikinu sprendimu. Zhang taip pat kuria proceso versiją, kuri prasideda nuo celiuliozės, kuri daugiausia randama ne maistinėse augalų dalyse.