Достижение «жидкой батареи» — стратегии электрокаталитического гидрирования

Важные новости

Жидкая батарея «прогрессивные стратегии электрокаталитического гидрирования» /></p>
<p> Фото: <i>Журнал Американского химического общества</i> (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c02177 </p>
<p>Поскольку Калифорния быстро переходит на возобновляемые виды топлива, ей нужны новые технологии, которые могут накапливать энергию для электрической сети. Солнечная энергия падает ночью и снижается зимой. Ветровая энергия то прибывает, то убывает. В результате штат в значительной степени зависит от природного газа, который сглаживает взлеты и падения возобновляемой энергии.</p>
<p>«Электрическая сеть использует энергию с той же скоростью, с которой вы ее генерируете, и если вы не используете это в то время, и вы не можете его хранить, вы должны выбросить его», — сказал Роберт Уэймут, профессор химии Роберта Эклса Суэйна в Школе гуманитарных и естественных наук.</p>
<p>Уэймут возглавляет стэнфордскую команду по изучению новой технологии хранения возобновляемой энергии: жидких органических носителей водорода (LOHC). Водород уже используется в качестве топлива или средства для выработки электроэнергии, но его локализация и транспортировка сложны.</p>
<p>«Мы разрабатываем новую стратегию избирательного преобразования и долгосрочного хранения электрической энергии в жидком топливе. «, — сказал Уэймут, старший автор исследования, подробно описывающего эту работу, в <i>Журнале Американского химического общества</i>. «Мы также обнаружили новую селективную каталитическую систему для хранения электрической энергии в жидком топливе без образования газообразного водорода».</p>
<h2>Жидкостные батареи</h2>
<p>Батареи, используемые для хранения электроэнергии для сети—plus В аккумуляторах смартфонов и электромобилей используются литий-ионные технологии. Из-за масштабов хранения энергии исследователи продолжают поиск систем, которые могут дополнить эти технологии.</p>
<p>Среди кандидатов — LOHC, которые могут хранить и выделять водород с помощью катализаторов и повышенных температур. Когда-нибудь LOHC смогут широко функционировать как «жидкие батареи», накапливая энергию и эффективно возвращая ее в качестве пригодного к использованию топлива или электроэнергии, когда это необходимо.</p>
<p>Команда Waymouth изучает изопропанол и ацетон в качестве ингредиентов в системах хранения и высвобождения водородной энергии. Изопропанол — или медицинский спирт — представляет собой жидкую форму водорода высокой плотности, которую можно хранить или транспортировать через существующую инфраструктуру до тех пор, пока не придет время использовать его в качестве топлива в топливном элементе или высвободить водород для использования без выбросов углекислого газа.< /p> </p>
<p>Однако методы производства изопропанола с помощью электричества неэффективны. Два протона воды и два электрона могут быть преобразованы в газообразный водород, а затем катализатор может производить из этого водорода изопропанол.</p>
<p> «Но в этом процессе вам не нужен газообразный водород», — сказал Уэймут. «Его плотность энергии на единицу объема низка. Нам нужен способ получения изопропанола непосредственно из протонов и электронов без образования газообразного водорода».</p>
<p>Дэниел Маррон, ведущий автор этого исследования, недавно защитивший докторскую диссертацию в Стэнфорде. по химии, определил, как решить эту проблему. Он разработал каталитическую систему для объединения двух протонов и двух электронов с ацетоном для селективной генерации изопропанола LOHC без образования газообразного водорода. Он сделал это, используя иридий в качестве катализатора.</p>
<p>Ключевым сюрпризом стало то, что волшебной добавкой оказался кобальтоцен. Кобальтоцен, химическое соединение кобальта, недрагоценного металла, издавна используется в качестве простого восстановителя и относительно недорог. Исследователи обнаружили, что кобальтоцен необычайно эффективен при использовании в качестве сокатализатора в этой реакции: он напрямую доставляет протоны и электроны к иридиевому катализатору, а не выделяет газообразный водород, как ожидалось ранее.</p>
<h2>Фундаментальное будущее< /h2> <р>Кобальт уже является распространенным материалом в батареях и пользуется большим спросом, поэтому команда из Стэнфорда надеется, что их новое понимание свойств кобальтоцена может помочь ученым разработать другие катализаторы для этого процесса. Например, исследователи изучают более распространенные катализаторы из недрагоценных металлов, таких как железо, чтобы сделать будущие системы LOHC более доступными и масштабируемыми.</p>
<p>«Это фундаментальная фундаментальная наука, но мы думаем, что у нас есть новая стратегия более избирательного хранения электрической энергии в жидком топливе», — сказал Уэймут.</p>
<p>По мере развития этой работы есть надежда, что системы LOHC смогут улучшить хранение энергии для промышленности и энергетического сектора или для отдельных солнечных или ветряных электростанций.</p>
<p>И несмотря на всю сложную и трудоемкую работу за кулисами, процесс, как резюмирует Уэймут, на самом деле довольно элегантен: «Когда у вас есть избыток энергии, и на нее нет спроса в сети, вы храните ее в виде изопропанола. Когда вам нужна энергия, вы можете вернуть ее в виде электричества».</p>
<p>Дополнительными соавторами из Стэнфорда являются Конор Гэлвин, доктор философии 23 года, и аспирантка Джулия Дрессел. Уэймут также является членом Stanford Bio-X и Стэнфордского института рака, научным сотрудником Sarafan ChEM-H и филиалом Стэнфордского института охраны окружающей среды Вудса.</p>
<p><strong>Дополнительная информация:</strong> Дэниел П. Маррон и др., Каталитический перенос гидрида с участием кобальтоцена: стратегии электрокаталитического гидрирования, <i>Журнал Американского химического общества</i> (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c02177 </p>
<p><strong>Информация о журнале:</strong> Журнал Американского химического общества</p>
<p> Предоставлено Стэнфордским университетом</p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости