Исследователи из Национального института науки и технологий Ульсана в Южной Корее разработали революционный процесс, который превращает выброшенные солнечные панели в 100% чистый водород («100% чистый водород» в новости может сбить с толку.Здесь не имеется в виду, что все отходы превращаются на 100% в водород. Речь идёт о чистоте получаемого газа, а не о доле преобразования отходов.) и ценные материалы для аккумуляторов, потенциально делая производство водорода прибыльным и одновременно решая надвигающийся кризис фотоэлектрических отходов.Прорыв, опубликованный в сентябре 2025 года в Journal of the American Chemical Society, использует низкотемпературный механохимический процесс, который извлекает водород из аммиака при температуре всего 50°C, одновременно производя нитрид кремния — высокоценный материал для литий-ионных аккумуляторов.
Экономический прорыв в производстве водорода
Наиболее поразительной особенностью технологии является её отрицательная себестоимость производства. При учёте доходов от продажи побочного продукта — нитрида кремния, получаемого из отработанных солнечных панелей, — затраты на производство водорода снижаются примерно до -$7,14 за килограмм, создавая прибыльную структуру вместо расходов.
Это резко контрастирует с текущими затратами на зелёный водород, которые варьируются от $4 до $12 за килограмм в мировом масштабе, в то время как традиционный серый водород обходится в $1–$3 за килограмм. Профессор Чон-Бом Пэк, возглавивший исследовательскую группу в Школе энергетики и химической инженерии UNIST, охарактеризовал эту разработку как «решение давней проблемы разделения и очистки водорода в аммиачной водородной экономике».
Решение кризиса солнечных отходов
Процесс решает две насущные экологические проблемы одновременно. При прогнозируемых более 80 миллионах тонн фотоэлектрических отходов к 2050 году технология предлагает устойчивое решение для переработки отслуживших свой срок солнечных панелей. Текущие прогнозы указывают на то, что к 2050 году во всем мире накопится приблизительно 49 миллионов тонн отходов солнечных панелей, что делает восстановление кремния всё более критически важным.
Механохимический процесс осуществляется посредством шаровой мельницы, где газообразный аммиак и кремниевый порошок из отработанных солнечных панелей помещаются в герметичный контейнер с керамическими шариками и интенсивно встряхиваются. Механическое воздействие активирует кремний, быстро разлагая аммиак с высвобождением водорода, в то время как азот соединяется с кремнием, образуя нитрид кремния.
Высокопроизводительные батарейные применения
Побочный продукт нитрида кремния демонстрирует исключительные характеристики в литий-ионных батареях. При использовании в качестве анодного материала он достиг ёмкости 391,5 мАч/г, сохраняя более 80% первоначальной ёмкости после 1000 циклов заряда-разряда с кулоновской эффективностью 99,9%. Эти характеристики превосходят коммерческие батареи на основе графита, которые обычно достигают 372 мАч/г.
Экспериментальные результаты показали полное разложение аммиака с выделением водорода со скоростью 102,5 миллимоль в час при подтверждённой 100% чистоте, без примесей азота или других веществ. Важно отметить, что такая же степень конверсии и чистота были достигнуты при использовании кремния, извлечённого из реальных отслуживших солнечных панелей, по сравнению с коммерческим кремниевым порошком.
Исследование, поддержанное финансированием от Министерства науки и ИКТ Кореи и связанных организаций, представляет собой значительный прогресс в технологии устойчивой энергетики, потенциально трансформирующий как экономику производства водорода, так и управление отходами солнечных панелей.
***
Разберём по пунктам:
1. 💧 Что значит “100% чистый водород” — Это означает, что полученный водород не содержит примесей (азота, аммиака, кислорода и т. д.) — то есть химически чистый, пригодный для использования в топливных ячейках или промышленности без дополнительной очистки. — Таким образом, исследователи добились не просто выделения водорода, а высокой степени его чистоты, что критично для технологий хранения и использования H₂.
2. ♻️ Что именно перерабатывается — Используются материалы из отработанных солнечных панелей, в основном содержащие кремний и металлы. — Они участвуют в механохимическом процессе, который при низкой температуре (около 50 °C) помогает разлагать аммиак (NH₃), извлекая из него водород. — Побочным продуктом становится нитрид кремния (Si₃N₄) — ценный материал для литий-ионных батарей. 3.
⚙️ Что значит “революционно” — Обычно для разложения аммиака и получения водорода нужны температуры выше 500 °C. — Здесь же — всего 50 °C, благодаря особому сочетанию механохимии и свойств переработанных компонентов панелей. — То есть одновременно решаются две задачи: переработка отходов и получение чистого топлива.
👉 Итого: 100% чистый водород = чистота продукта. Не 100% переработка отходов в водород, а высокоэффективный процесс, дающий ценные вторичные материалы и водород без примесей.
***
Исследователи, как указано в оригинальной статье (по DOI: 10.1021/jacs.5c10245), из
👉 Национального института науки и технологий Ульсана (UNIST, Южная Корея).
То есть сама разработка — корейская, просто опубликована в американском научном журнале.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40827482/
___
https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2025/su/d4su00808a
https://techxplore.com/news/2025-10-solar-panels-hydrogen-secondary-battery.html
Комментариев нет:
Отправить комментарий