Переработка пластика в графен с выделением чистого водорода

13.09.2023

Проблема загрязнения окружающей среды пластиковыми отходами продолжает требовать новых решений, мотивируя ученых по всему миру искать инновационные способы борьбы с этой экологической угрозой. Однако, что если пластик можно сделать ценным ресурсом, а не просто мусором? Этот вопрос пока остается открытым, но ученые из Университета Райса в США предлагают уникальное решение, которое может изменить пластиковую индустрию и сделать ее более экологически устойчивой.

Группа ученых из факультета материаловедения и наноинженерии Университета Райса разработала технологию превращения пластиковых отходов в ценный графен, при этом процесс сопровождается выделением чистого водорода. Водород считается одним из потенциальных топлив будущего, так как его сжигание способно обеспечить высокий уровень энергии и породить только обычную воду в качестве побочного продукта. Это делает водород более экологически чистым по сравнению с нефтепереработкой и более удобным как автомобильное топливо по сравнению с электрическими батареями, требующими длительной зарядки.

Необходимо отметить, что водород уже используется в промышленности, однако существующие методы его производства связаны с выбросами углекислого газа, и на каждую тонну водорода производится от 10 до 12 тонн углекислого газа.

Новый метод, разработанный учеными, включает в себя технологию, известную как "импульсный джоулевый нагрев". Путем пропуска короткого электрического импульса через пластик, который моментально разогревается до 2,5 тысяч градусов по Цельсию благодаря сопротивлению току, атомы углерода связываются в структуру графена, а атомы водорода высвобождаются в виде чистого газа.

Несмотря на потребность в дальнейшем удешевлении производства, этот метод имеет потенциал изменить игру, позволяя более эффективно перерабатывать пластиковые отходы, производить экологически чистый водород и создавать графен, стоимость которого на рынке достигает от 60 до 200 тысяч долларов за тонну.

Кевин Вис, один из авторов и химик, подчеркнул: "Наш метод позволяет снизить выбросы CO2 и парниковых газов при производстве водорода на 84% по сравнению с существующими промышленными методами паровой конверсии метана". Этот подход может стать ключом к более чистой и устойчивой будущей энергетике и управлению пластиковыми отходами.

<< Назад: Гаджет Ring Pet Tag для поиска домашнего питомца 14.09.2023

>> Вперед: Электрическая доска для серфинга Cyrusher Thunder 13.09.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Синтез алмазов при нормальном давлении 29.05.2024 Учеными из Южной Кореи разработан новый метод синтеза алмазов. Созданы самые прочные камни всего за 15 минут при нормальном давлении, что коренным образом отличается от традиционных способов получения синтетических алмазов. Группа ученых под руководством физико-химика Родни Руоффа из Института фундаментальных наук в Южной Корее разработала инновационный метод синтеза алмазов. В отличие от существующих технологий, их подход не требует использования затравочного кристалла и высокого давления, что значительно упрощает процесс выращивания алмазов. Природные алмазы образуются на глубине десятков километров под землей при огромном давлении в несколько гигапаскалей и температуре более 1500°C. Этот процесс воспроизводится в методе HPHT (High Pressure High Temperature), который используется для синтеза 99% всех искусственных алмазов. HPHT предполагает использование экстремальных условий для превращения углерода в алмаз на основе небольшого затравочного кристалла. Однако поддержание столь высокого давления и температуры является технически сложной задачей. Кроме того, размеры получаемых алмазов ограничены одним кубическим сантиметром, а процесс занимает около двух недель. Существует и другой метод - химическое осаждение из газовой фазы, который устраняет необходимость в высоком давлении, но сохраняет необходимость использования затравочных кристаллов. Новая технология, предложенная командой Руоффа, избавляет от недостатков обоих методов. Она основана на использовании нагретого галлия с небольшим количеством кремния в графитовом тигле. Галлий был выбран из-за способности катализировать образование графена из метана. Тигель помещали в специально разработанную камеру, в которой поддерживалось нормальное атмосферное давление, и через нее пропускался нагретый метан, обогащенный углеродом. В результате экспериментов исследователи выяснили, что смесь галлия, никеля и железа с добавлением кремния оптимально подходит в качестве катализатора роста алмазов. Уже через 15 минут на дне тигля начала образовываться алмазная пленка. Спектроскопический анализ показал, что пленка прозрачная с небольшой примесью кремния. Механизм образования алмазов в этом методе пока не полностью ясен. Предполагается, что температура влияет на движение углерода к центру тигля, где он кристаллизуется, образуя алмазную структуру. Новый метод синтеза алмазов при нормальном давлении представляет собой значительный шаг вперед в области материаловедения. Он не только упрощает процесс выращивания алмазов, но и открывает новые перспективы для их использования в различных отраслях промышленности.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025