16.07.2024
Исследование
Инженеры разработали революционный метод получения газообразного водорода в одноэтапный процесс
Для этого метода нужен лишь свет и отсутствие внешнего нагрева.
Известно, что сероводород, известный своим ароматом тухлых яиц, является очень ядовитым и едким, особенно в сточных водах. Нефтехимические предприятия и другие отрасли промышленности ежегодно производят тысячи тонн этого газа как побочный продукт различных процессов, которые отделяют серу от нефти, природного газа, угля и других продуктов.
Теперь инженеры и ученые Университета Райса изобрели новый способ для таких нефтехимических отраслей превращать вредный газ в «высокий уровень спроса» на водород.
Инженер, физик и химик Наоми Халас и ее команда создали метод, который получает энергию из света и использует наночастицы золота для преобразования сероводорода и серы в один этап.
Для сравнения, современные нефтеперерабатывающие заводы с каталитической технологией работают по методу, известному как процесс Клауса, который требует нескольких этапов. Кроме того, он производит серу, но не производит водород, который превращается в воду.
«Выбросы сероводорода могут привести к большим штрафам для промышленности, но восстановление также является очень дорогим», — говорится в заявлении Халаса, пионера нанофотоники, чья лаборатория потратила годы на разработку коммерчески жизнеспособных нанокатализаторов, активированных светом. «Фраза „изменить правила“ злоупотребляется, но в данном случае она уместна. Внедрение плазмонного фотокатализа должно быть намного дешевле, чем традиционное восстановление, и оно имеет дополнительный потенциал превращения дорогостоящего бремени во все более ценный товар».
По словам Галаса, процесс экономичен; это может иметь низкие затраты на внедрение и высокую эффективность для очистки непромышленного сероводорода из таких источников, как канализационный газ и отходы животноводства.
Процесс рекультивации экономичен и эффективен
Согласно релизу, команда усеяла поверхность зерен порошка диоксида кремния крошечными «островками» золота. Каждый островок представлял собой наночастицу золота, которая взаимодействовала с длиной волны видимого света. Реакции создавали «горячие носители», короткоживущие высокоэнергетические электроны, которые могут запускать катализ.
В лабораторной установке команда продемонстрировала, что банк светодиодных ламп может вызывать «фотокатализ горячих носителей» и превращать H2S непосредственно в газ H2 и серу.
«Учитывая, что для этого требуется только видимый свет и отсутствие внешнего нагрева, процесс должен быть относительно простым для масштабирования с помощью возобновляемой солнечной энергии или высокоэффективного твердотельного светодиодного освещения», — добавил Халас.
Их результаты опубликованы в журнале Американского химического общества ACS Energy Letters.