Cèl·lules de combustible avançades alimentades per hidrogen procedent de les aigües residuals

Totes Les Novetats

aigües residuals.jpgInvestigadors de la Universitat Estatal d’Oregon han descobert una manera eficient de produir energia d’hidrogen utilitzant residus biològics com les aigües residuals municipals. El procés innovador consumeix un 75% menys d’energia que el mètode tradicional de producció d’hidrogen i es pot fer a un cost molt inferior.

El nou enfocament podria utilitzar diversos tipus de residus biològics, inclosos els purins, els residus de fusta o les aigües residuals, per produir hidrogen a un cost molt inferior al de l’electròlisi tradicional. tecnologia, la qual cosa la fa atractiva per al seu ús en piles de combustible d’hidrogen que puguin alimentar els automòbils no contaminants del futur.


'Al laboratori ja estem bastant a prop de l'objectiu del cost d'hidrogen del Departament d'Energia de 2 a 3 dòlars per galó de gasolina equivalent', va dir Hong Liu, professor assistent d'enginyeria biològica i ecològica de l'OSU. 'I amb algunes investigacions addicionals hauria de ser possible escalar aquests sistemes fins als nivells necessaris per a ús comercial'.

Però no són ni tan sols les millors notícies.

Tot i que produeix quantitats importants d’hidrogen a partir de les aigües residuals, aquest sistema també neteja l’aigua. Conceptualment, es podrien desenvolupar plantes de tractament que captin les aigües residuals per un extrem i enviïn aigua neta i combustible d’hidrogen per l’altre. El seu potencial de producció només pot estar limitat per la quantitat de residus bruts que tenen disponibles, i les aigües residuals en el futur poden deixar de ser un problema d’eliminació de residus, sinó més aviat una mercaderia valuosa, un altre component important de l’equació energètica sostenible del país.

Segons els científics, també es podrien utilitzar altres formes de residus biològics. És possible l’ús de biomassa llenyosa. Les grans quantitats de residus de les fàbriques de processament d’aliments serien un bon candidat, així com els residus agrícoles, com ara les enormes quantitats de fem produït en bestiar, porc i altres explotacions ramaderes. En aquest context, pot ser molt possible fer una bossa de seda amb la part posterior de la truja.


Tot això es va aconseguir mitjançant una investigació fonamental sobre les 'cèl·lules d'electròlisi microbiana' o MEC, que utilitzen un nou enfocament 'lliure de membrana' que costa menys i és significativament més eficient que els enfocaments existents.

Els descobriments s’acaben d’informar a Water Research, una revista professional, per investigadors del College of Engineering de la Oregon State University.


'L'eliminació de la membrana no només pot simplificar la construcció, el funcionament i el manteniment dels MEC, sinó que també pot disminuir la resistència interna, augmentant així la velocitat de producció d'hidrogen', van dir els investigadors al seu informe.

En aquests sistemes, els microorganismes naturals de les aigües residuals s’adhereixen a la superfície d’un ànode i degraden els residus de les aigües residuals, en un dispositiu que és quelcom semblant a una bateria. Els residus es descomponen, deixant finalment protons que migren al càtode, es combinen amb electrons i generen hidrogen.

honda-recharging-station.jpgAquests sistemes es poden adaptar per generar electricitat directament o utilitzar per produir hidrogen, que al seu torn es pot utilitzar per produir electricitat a partir de piles de combustible d’hidrogen, una tecnologia existent i àmpliament provada.

'Sovint s'ha considerat que l'hidrogen és el combustible ideal per fer funcionar automòbils amb piles de combustible', va dir Liu. 'Les cèl·lules de combustible d'hidrogen són al voltant del 60 per cent d'eficiència, aproximadament el doble que les d'un motor de combustió interna de gasolina. I no hi ha contaminació atmosfèrica; l'únic subproducte del funcionament de la pila de combustible és l'aigua '.


Un dels passos més grans que encara es necessiten per fer realitat aquest tipus de vehicles de piles de combustible és resoldre problemes de producció d’hidrogen i la nova tecnologia desenvolupada al laboratori de Liu podria produir hidrogen a un cost proper a l’objectiu del DOE. Aquestes xifres de costos no inclouen els estalvis potencials de milers de milions de dòlars gastats en el tractament de les aigües residuals del país, cosa que augmenta encara més la viabilitat econòmica de la tecnologia.

'Una altra aplicació interessant d'aquest enfocament podria ser als països en desenvolupament o zones remotes', va dir Liu. “Sovint, aquests llocs tenen poques o cap planta de tractament de residus i no tenen cap manera pràctica de produir electricitat en un lloc remot. Els sistemes petits que s’hi utilitzen podrien resoldre ambdós problemes.

'No hi ha dubte que això podria ajudar a contribuir a un futur més sostenible', va dir Liu. “Podríem netejar les aigües residuals i produir combustible al mateix temps. Això és molt prometedor '.