Et nyt biobrændstofsystem til brintproduktion fra biomasse

Der er udviklet en ny teknologi til brintproduktion fra processen, som involverer elektron, der produceres under nedbrydning af biomasse såsom affaldstræ. Resultatet produceret efter biomassenedbrydning er en høj værditilvækst forbindelse, og det er en to-stens teknologi, der forbedrer effektiviteten af ​​brintproduktion.

Et forskerhold, ledet af professor Jungki Ryu fra School of Energy and Chemical Engineering på UNIST har præsenteret et nyt biobrændstofsystem, der bruger lignin fundet i biomasse til produktion af brint. Systemet nedbryder lignin med en molybdæn (Mo) katalysator for at producere forbindelser med høj værditilvækst, og elektronerne ekstraheret i processen producerer effektivt brint.

En miljøvenlig måde at producere brint på er elektrolyse af vand (H ₂ O). Spændingen påføres vandet for at producere brint og ilt på samme tid. Imidlertid, i den nuværende rapporterede teknologi, oxygengenereringsreaktionen (OER) er langsom og kompliceret, og brintproduktionseffektiviteten er lav. Dette skyldes, at brintgas (H ₂ ) produceres af hydrogenioner (H ⁺ ) som elektroner, fordi disse elektroner kommer fra iltudviklingsreaktionen.

Gennem studiet, Professor Ryu og hans forskerhold har udviklet et nyt biobrændstofsystem, der bruger lignin som elektrondonor på en måde for at reducere den samlede ineffektivitet af oxygenudviklingsreaktionen (OER). Dette er princippet om at bruge molybdæn-baserede billige metalkatalysatorer (PMA) til at nedbryde lignin ved lave temperaturer, og udvinde elektronerne produceret i processen for at producere brint. Den nye enhed er designet til at flytte elektroner fra lignin, langs ledningen til elektroden, hvor hydrogenudviklingsreaktionen (HER) finder sted.

"Med dette nye system, vi kan producere brint med mindre energi (overspænding) end konventionel vandelektrolyse, da der ikke er behov for iltreaktioner, kræver højenergi- og ædelmetalkatalysatorer, " siger Hyeonmyeong Oh (kombineret M.S/Ph.D. i energi og kemiteknik, UNIST), undersøgelsens første forfatter. "Konventionelle metoder kræver mere end 1,5 volt, men det nye system var i stand til at producere brint ved et meget lavere potentiale (0,95 volt)."

Ud over, vanillin eller kulilte (CO), som er produceret via lignin nedbrydning er meget nyttigt stof til forskellige industrielle processer. "Lignin, den næstmest naturligt rigelige biomasse, er svær at nedbryde. Imidlertid, ved hjælp af molybdæn-baserede katalysatorer (PMA) blev det let nedbrudt ved lave temperaturer, " siger forskningsassistent professor Yuri Choi, medforfatteren til undersøgelsen.

"Det nye biobrændstofsystem er en teknologi, der producerer brint og værdifulde kemikalier ved hjælp af billige katalysatorer og lave spændinger i stedet for dyre katalysatorer som platin (Pt), " siger professor Ryu. "Vores arbejde er også vigtigt, da det præsenterer en ny måde at erstatte iltproducerende reaktioner i elektrolyse af vand."

Resultaterne af denne forskning er blevet offentliggjort i ACS katalyse den 3. januar, 2020.