Блог им. SokolI
ОглавлениеПоказать ещё Китайские и сингапурские учёные разработали невероятно простой и дешёвый метод производства водорода из отходов сельхоз культур. Получаемый дешёвым и менее энергозатратным способом, чем при классическом электролизе, водород может быть очень актуален для нашего отечественного водородного вездехода «Русак К-10», который был представлен 1 ноября 2025 года в Подмосковье.
В начале ноября 2025 года в Подмосковье был представлен первый отечественный вездеход «Русак К-10», работающий на водородном топливе (краткий обзор). Принцип работы вездехода построен на химическом взаимодействии водорода с кислородом из окружающего воздуха. В результате химико-физических процессов в системе машины образуется водяной пар, вращающий турбину, вырабатывающую электрический ток. «Русак К-10» получился гибридным: внутри установлены литий-ионные аккумуляторы.
Вездеход «Русак К-10». Фото МФТИ с сайта наука.рфКак мне рассказали участники V Конгресса молодых учёных, проходившего в этом году в Сочи, в таких машинах используются твердотельные аккумуляторы. В этих батареях жидкий электролит заменён на кремниево-углеродную решётку с вкраплением солей, переносящих ионы между анодом и катодом. Кремний, лежащий в основе силикона, обеспечивает необходимую мягкость материала для вкрапления солей, а углерод — жёсткую структуру этого своеобразного электролита. Такой тип батарей обладает высокой плотностью энергии и лучшим образом подходит как для электромобилей, так и для гибридных вездеходов наподобие водородного «Русака».
Главный вопрос, поднятый в комментариях к статье о «водоробусе», касался производства водорода для заправок таких машин. Многие читатели совершенно справедливо отметили, что классический электролиз воды весьма энергозатратный процесс для производства водорода. Будучи озадаченным этим вопросом, мне удалось найти ответ в научном издании SienceDirect. Оказывается, китайскими и сингапурскими физиками и химиками также в ноябре 2025 года был разработан невероятно дешёвый метод получения водорода из отходов сельхоз культур. Говоря по простому: водород из соломы.
Водород — это высокоэнергетическое, пригодное для промышленности и транспорта топливо, которое при горении (окислении) производит только воду.
Китайские исследователи разработали технологию выработки так называемого «зелёного» водорода, а также на экспериментальной установке смогли произвести довольно заметный его объём.
Новая технология предполагает использовать вместо воды сельскохозяйственные отходы. По расчётам китайских специалистов, производство одного килограмма водорода на такой установке обходится всего в 1,54 долл. США (примерно 123 рубля по курсу ЦБ на день написания публикации).
Всем давно известно, что сегодняшние запасы природных ископаемых (нефти и газа) из которых производят топливо, конечны. Так, к примеру, по заявлению академика Российской академии наук; заведующего кафедрой электрохимии МГУ имени М.В. Ломоносова, Евгения Антипова, произнесённому в рамках V Конгресса, нефть будет исчерпана примерно через 43 года.
Производство «зелёного» водорода — H₂ из воды путём обычного электролиза даже с использованием солнечной энергии, преобразованной в электричество с помощью фотоэлектрических панелей, всё равно дорогостоящий процесс. Поэтому, зачастую водород получают из метана. Последний способ примерно в три-пять раз дешевле первого, но он менее экологичный, а потому такой водород называют не «зелёным», а «серым».
Новый метод производства водорода стал результатом работы целого ряда учёных из Китайского сельскохозяйственного университета, Наньянского технологического университета и Сингапурского энергетического центра. Как говорят сами исследователи:
«Мы фундаментально перестроили химию реакции.»
При традиционном электролизе вода делится на водород и кислород. Этот процесс очень энергозатратный, а получаемый побочный кислород вообще не имеет коммерческой ценности.
Китайские исследователи пошли другим путём. Они прибегнули к окислению глюкозы — сахара, получаемого из сельскохозяйственных отходов, например, из хлопка или стеблей пшеницы. В результате этого окисления был получен требуемый водород.
По энергетическим затратам реакция окисления глюкозы требовала напряжения на 400 милливольт меньше, чем при стандартном разделении воды. В итоге, исследователи получили два коммерчески ценных продукта: сам водород и вещество под названием formate («формат»). «Формат» — это такое химическое вещество, которое используется в кожевенной промышленности и в производстве резины. Рыночная стоимость этого «формата» составляет 4,63 долл. США за килограмм (примерно 370 рублей). То есть, мало того, что производство «зелёного» водорода стало менее энергозатратным, оно ещё и окупило само производство за счёт побочного продукта.
Для использования глюкозы вместо воды учёным пришлось немного модифицировать классическую установку электролиза воды.
Собранная система представляет собой специализированный катализатор из оксигидроксида кобальта (CoOOH — метагидроксид), легированный ровно 5% меди. Это крошечное количество меди действует как молекулярный руль, предотвращая разрушение молекул сахара в бесполезный углекислый газ. В итоге 80% молекул успешно преобразуются в ценный «формат».
Поскольку во время процесса преобразования глюкозы кислород не выделяется, то эта конструкция полностью исключает риск взрывоопасных газовых смесей. Учитывая это факт, исследователи удалили из классической установки электролиза все дорогостоящие разделительные защитные мембраны. И установка стала ещё дешевле.
Одно дело производить водород в чистенькой, стерильной лаборатории, но совсем другое — испытания в реальных «полевых» условиях. Оказывается, китайские исследователи сделали и этот шаг в своём исследовании, и шаг оказался успешным.
Система оказалась устойчивой при работе с сырыми экстрактами хлопка и пшеничной соломы. В качестве источника электроэнергии к системе было подведено питание от солнечных панелей. Как показали испытанная в полевых условиях, система производила водород с рекордной скоростью 519 микромолей в час на квадратный сантиметр.
Производимый «зелёный» водород китайцы планирует использовать в качестве топлива при производстве стали и в судоходстве. Это позволит Китаю значительно сократить потребление угля и сделать производство не таким вредным для окружающей среды.
Я очень надеюсь, что наш производственный сектор обратит внимание на эту новую, недорогую технологию производства «зелёного» водорода. На мой взгляд, используя атомную энергию сверхмалых атомных станций, о которых неоднократно рассказывали в рамках международного атомного форума (подробный обзор), производство «зелёного» водорода можно было бы сделать невероятно дешёвым для нашей страны, а значит мы получили бы абсолютно безвредное топливо для наших машин.
точняк — а если не учитывать убытки в трейдинге, то все смартлабовцы становятся невероятно прибыльны в нём)))… может математЫкам нужно начинать меньше пить?