forums של אנרגיות: חברה, אקולוגיה וטכנולוגיות נקיות

מיקרופיליה שהפחמימות עם אלכוהול

באמצע משא ומתן טלפוני עם לקוח חשוב, הטלפון הסלולרי שלך מתערער. "סוללה מתה" מציינת הודעה על המסך לפני שהיא משחירה מפיח. אוי! שכחת להטעין את הטלפון שלך. פרופסור מוחמד מוחמדדי רוצה לשחרר אותנו מאי נוחות שכזו ומטעינה חוזרת. במעבדתו לאלקטרוכימיה ומערכות מיקרו אנרגיה הוא מקדיש את אנרגיותיו לפיתוח תא דלק הפועל עם אתנול שנוצר מפסולת חקלאית ויערות. כזו המסוגלת לפעול ברציפות לאורך זמן רב יותר מאשר סוללת הליתיום-יון היקרה, הסוללה הירוקה הזו עלולה לנתק אותה מהמחשבים שלנו ומטלפונים ניידים אחרים תוך עשר שנים.

בעוד שתחום הרכב מסתמך על מימן גזי דחוס כדלק לסוללות של כלי הדור הבא, תעשיית האלקטרוניקה עשויה לפנות לאתנול או מתנול. נכון לעכשיו, מוחמד מוחמדדי, פרופסור במרכז לחומרים אנרגטיים לתקשורת של ה- INRS, מעדיף את השימוש באתנול, מולקולת אלכוהול עשירה במימן, בכדי להניע את המכשירים האלקטרוניים הניידים שלנו.

"המיקרופיל שלנו דורש דלק הניתן לשימוש וניתן להובלה בקלות. עם זאת, בטמפרטורת החדר, מימן הוא גזי. כולם יבינו שיהיה קשה להכניס גליל מימן דחוס לטלפון הנייד! דלק נוזלי בטמפרטורת החדר כמו אתנול מתאים יותר, "אומר מוחמד מוחמדי. יש לו מזל: קנדה היא אומה של חקלאים. בכל שנה ניתן להשתמש במיליוני טונות פסולת מגידול תירס וייעור לייצור ביו-אתנול מבלי שישפיעו על אספקת המזון במדינה.

דלק זה המתקבל מביומסה יגביל את השימוש במשאבים המאובנים שלנו ויפחית את פליטת הפחמן הדו-חמצני הטמון בייצור מימן. "אם הטכנולוגיה שלנו תמריא, ההתפתחות הכלכלית של התעשייה הקנדית סביב ביו-אתנול זה בהכרח תגיע", מאמין פרופסור מוהמדי. האוטונומיה החשמלית של המחשבים, הטאבלטים והטלפונים שלנו תדרוש אפוא אלכוהול טוב עם יתרונות סביבתיים וכלכליים.

לאתנול יש גם את היתרון בכך שהוא לא רעיל והיה בטוח יותר מתנול, אלכוהול נוסף שמוערך על ידי מוחמד מוחמדדי. צפיפות האנרגיה שלו, גבוהה יותר מזו של ליתיום או אפילו מתנול, מאפשרת לספק כוח רב יותר לאלקטרוניקה ניידת, שלעתים קרובות צורכת אנרגיה.

לקראת חמצון מוחלט
תאר לעצמך מחר: הטלפון הנייד שלך יפעל ברציפות בזכות סוללת המיקרו האתנול הזו. כדי להשיג הישג זה, המשתמש יצטרך להפעיל אותו רק על ידי חיבור מחסניות אתנול. צד בלתי נדלה שאין לסוללות ליתיום-יון. לאחר שמגיעים לקצב הטעינה המרבי שלהם, יש להחליפם. "בניגוד לסוללות ליתיום-יון שהן מערכות לאחסון אנרגיה, סוללת האתנול מיקרו היא מערכת המרת אנרגיה. הפיכת האנרגיה הכימית לאנרגיה חשמלית שמישה נמשכת ברציפות כל עוד הדלק (אתנול) והחמצון (חמצן) נמצאים בתא והם מגיבים בשתי אלקטרודות. תגובה זו להפחתת חמצון הופכת אתנול וחמצן לפחמן דו חמצני ומים תוך יצירת זרימת אלקטרונים האחראית לזרם החשמלי ", מסביר פרופ 'מוחמד.

כיום, עדיין לא ניתן להתחמצן לחלוטין של אתנול גם אם התגובה הכימית מנותזת באופן מסורתי על ידי פלטינה, מתכת אצילית, נדירה ולא מתחדשת. מאיץ אמיתי של מהירות התגובה, לזרז היקר הזה יש פגם. בשימוש לבד, פלטינה (Pt) נוטה להיות מורעל, בפרט על ידי פחמן חד חמצני או חומצה אצטית, תוצרי ביניים שנוצרו במהלך השפלה לא שלמה של אתנול. לפיכך "מחומם", ה- Pt כבר לא ממלא את תפקידו כזרז. תוצאה: מהירות התגובה צונחת באופן מופרך, גם הכוח שמסר הסוללה.

הצוות של פרופסור מוחמד מפתח כעת זרזים זולים יותר על ידי שימוש בכמויות קטנות יותר של פלטינה ושילובו עם מתכות אחרות. "אנו מתמקדים בפיתוח זרזים טרימטליים או תחמוצת פח (Sn) או cerium (Ce), למשל, המסוגלים לשבור את שלושת סוגי הקשרים במולקולת האתנול: פחמן חמצן , פחמן-מימן ופחמן-פחמן. לכל אחד משלושת המרכיבים של הזרזים (Pt, Pt-SnO2, Pt-CeO2) יש קשרים עם סוג של קשר ומקדם את הקרע שלו. בשילוב הם יוכלו לחמצן אתנול 100% ולהבטיח כוח שנמסר יציב לאורך זמן ", מציין מוחמד מוחמד.

אם הקטליזה מקשה מעט על טמפרטורה גבוהה, זה רחוק מלהיות משימה קלה בטמפרטורת החדר. "כיום שני זרזים כבר נבחרו להיות חלק מהשלישייה. ובעוד שלוש עד חמש שנים, אנו מקווים לשחרר זרז טרימטלי או מבוסס תחמוצת. עד אז נותר לבצע בדיקות רבות בכדי לקבוע את הפרופורציות האופטימליות של כל אחד משלושת מרכיבי הזרז. "

שאלה של מורפולוגיה
עבור פרופסור מוהמדי, נראה כי בניית ננו היא דרך לעתיד על מנת לשפר את הביצועים האלקטרוכימיים של התא ולצמצם את כמויות הפלטינה המשמשות אותו. פרויקטו מומן גם על ידי המועצה לחקר מדעי הטבע וההנדסה של קנדה, קרן המחקר של קוויבק - טבע וטכנולוגיות ומרכז קוויבק לחומרים פונקציונליים. בפועל, חלקיקי מתכת קטנים מופקדים על האלקטרודות על ידי אבלציה בלייזר, טכניקה מתקדמת המאפשרת לשלוט בהרכב, בגודל ובמבנה של חלקיקי הננו שיוצרים את הסגסוגת הרצויה לזרז.

באופן מפתיע, אחד המבנים שהתקבלו התגלה כצורת ראשי כרובית, כלומר תפרחות כתוצאה מהיווצרות עמודים של חלקיקי פלטינה בשלב בניית הננו. ואם האנטומיה הננומטרית מרשימה, זה לא פשוט מיופיה. "מורפולוגיה נקבובית מאוד זו מאפשרת לשפר את הביצועים האלקטרוכימיים של התא, מכיוון שמשטח המגע בין אתנול לזרז אז הוא גבוה מאוד", מציין מוחמד מוחמד, שעבורו הסקרנות המורפולוגית הזו אפשרה לקדם את הפרויקט שלו. .

לדברי החוקרת, "תחילה יהיה צורך להוכיח ליצרנים כי סוללות ירוקות אלה מספקות אנרגיה יציבה ועמידה לאורך זמן לפני שיתקבלו כחלופות לסוללות ליתיום-יון. כמו כן יהיה צורך להוכיח באופן איכותי שהחמצון הושלם ושלא נוצר מוצר ביניים המסוגל להרעיל את הזרז. אתגר שאינו מפחיד את פרופסור מוחמדי, חוקר ותיק בתחום מבנה האלקטרודות ותאי הדלק המיקרו. ♦

פיל כתב:אבקה ..... בעיניים? אולי?
...
לדעתי אחסון חשמל הוא בעיה כוזבת ברוב המקרים.

אם אין צורך באי-האי, המשתלם ביותר הוא הזרקת המגזר: כשאתה לא צורך, אתה מוכר מחדש (למשל באמצעות מונה שמתהפך) והמערכת מסתגלת אוטומטית לטיפים שלך רגעים חלולים.
...

פיל כתב:אה, אם אנחנו מדברים על אמצעי תחבורה זה שונה.

הנושא שונה גם הוא: הדלק יקר יותר (בגלל המסים) ויעילות המנועים לא מפורסמת (45%, אם אני זוכר נכון)

אחמד כתב:כדי לעקוב אחר מה שאתה כותב באותיות קטנות, דע כי ה- TGV, במהלך שלבי הבלימה שלו יכול לייצר חשמל שיוחזר למארז, לפחות אם יש רכבת משתמשים אחרת בקטע. נחשב.

Grelinette כתב:מישהו יודע על מה שמכונה טכנולוגיית אחסון חשמל חדשה זו על בסיס אבקה?

אחסון להובלה או לשימושים אחרים הוא אותו מאבק.