Аміак давно вважається одним із найперспективніших джерел водню. Але його вилучення вимагало високих температур і складних систем очищення. Технологія, розроблена в Ульсанському національному інституті науки і технологій (UNIST), вирішує обидві ці проблеми, пише Tech Xplore.
Як стали в пригоді сонячні панелі
Експерти застосували так званий процес кульового подрібнення. У герметичний контейнер (кульовий млин) поміщають газоподібний аміак, дрібно подрібнений кремній і невеликі керамічні або сталеві кульки. Контейнер інтенсивно струшують. Механічні удари і тертя активують кремній, який за температури близько 50°C починає швидко розкладати аміак, вивільняючи водень (H₂).
Під час реакції також утворюється азот, але, на відміну від водню, він не виходить назовні, а одразу взаємодіє з кремнієм, утворюючи нітрид кремнію. У результаті на виході виходить 100% чистий водень, який не потребує додаткового очищення.
Примітно, що для цього процесу ідеально підходить кремній, витягнутий із сонячних панелей, що відслужили свій термін. Тести показали, що ефективність і чистота водню під час використання вторинної сировини не поступаються результатам із комерційним кремнієвим порошком.
Не тільки паливо, а й батареї
Побічний продукт реакції – нітрид кремнію (Si₃N₄) – виявився цінним матеріалом для акумуляторів. Літій-іонні батареї з анодом з цього матеріалу показали високу ємність і зберегли понад 80% своєї продуктивності після 1000 циклів перезарядки.
Згідно з економічним аналізом, якщо враховувати дохід від продажу нітриду кремнію, отриманого з відходів сонячних панелей, то вартість виробництва водню стає негативною (-$7,14 за кг).
Це відкриття – яскравий приклад економіки замкнутого циклу, де викинуті матеріали однієї індустрії (старі сонячні панелі) стають цінною сировиною для двох інших галузей – водневої енергетики та виробництва акумуляторів. Враховуючи, що до 2050 року у світі накопичиться понад 80 мільйонів тонн відходів від сонячних панелей, технологія має величезний потенціал.