Απελευθέρωση Αποδοτικής Παραγωγής Υδρογόνου για Καθαρή Ενέργεια

Η συνεχής αύξηση του παγκόσμιου πληθυσμού και της οικονομίας έχει οδηγήσει σε σημαντική άνοδο της ζήτησης ενέργειας, περίπου το 80% της οποίας καλύπτεται από ορυκτά καύσιμα. Αυτοί οι πόροι δεν μειώνονται μόνο δραματικά, αλλά είναι επίσης υπεύθυνοι για σημαντική αύξηση των αερίων του θερμοκηπίου (GHG) στο περιβάλλον.

Ως αποτέλεσμα, υπάρχει πλέον αυξανόμενη εστίαση στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως ο ήλιος, ο άνεμος, το νερό, η οργανική ύλη και η θερμότητα της Γης.

Προερχόμενες από φυσικούς πόρους που ανανεώνονται, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι σημαντικές για καθαρά και βιώσιμα ενεργειακά συστήματα. Ωστόσο, αντιμετωπίζουν πολυάριθμες προκλήσεις, όπως η ακανόνιστη διαθεσιμότητα, τα υψηλά αρχικά κόστη, οι γεωγραφικοί περιορισμοί και οι εκτεταμένες απαιτήσεις χώρου.

Εδώ έρχεται το υδρογόνο. Η παγκόσμια ζήτηση για υδρογόνο ανέβηκε στα 97 εκατομμύρια τόνους (Mt) το 2023, αυξημένη κατά 2,5% σε σχέση με το προηγούμενο έτος.

Ο Ρόλος του Υδρογόνου στη Μετάβαση σε Καθαρή Ενέργεια

Το ελαφρύτερο στοιχείο στο σύμπαν, το υδρογόνο, έχει αναδειχθεί ως μια υποσχόμενη λύση για την επίτευξη ενός πιο βιώσιμου ενεργειακού οικοσυστήματος λόγω της ευελιξίας του και της ικανότητάς του να αποθηκεύει σημαντική ποσότητα ενέργειας σε σχέση με το βάρος του.

Δεν είναι πρωτεύουσα πηγή όπως ο ήλιος, αλλά δευτερεύουσα, καθώς πρέπει να παραχθεί από άλλα πρώτες ύλες όπως το νερό, το φυσικό αέριο ή η βιομάζα.

Όταν παράγεται με χρήση ορυκτών καυσίμων όπως το φυσικό αέριο (που είναι η πιο κοινή μέθοδος αυτή τη στιγμή), το υδρογόνο δεν είναι καθαρή ενέργεια, καθώς συμβάλλει σε σημαντικές ετήσιες εκπομπές CO2.

Ωστόσο, όταν χρησιμοποιείται σε κυψέλη καυσίμου, το υδρογόνο παράγει μόνο υδρατμούς ως παραπρόϊόν, καθιστώντας το καθαρό καύσιμο.

Ως ευέλικτος φορέας ενέργειας, το υδρογόνο μπορεί να βοηθήσει στην αντιμετώπιση πολλών κρίσιμων ενεργειακών προκλήσεων. Μπορεί να υποστηρίξει την ενσωμάτωση των ανανεώσιμων πηγών στο σύστημα ηλεκτρισμού αποθηκεύοντας ενέργεια για εβδομάδες ή ακόμη και μήνες.

Το υδρογόνο χαμηλών εκπομπών που παράγεται με πυρηνική ή ανανεώσιμη ενέργεια, ή με ορυκτά καύσιμα χρησιμοποιώντας σύλληψη άνθρακα, εν τω μεταξύ, μπορεί να βοηθήσει στην αποανθρακοποίηση διαφόρων τομέων. Η βαριά βιομηχανία και οι μεταφορές μεγάλων αποστάσεων, όπου η μείωση των εκπομπών είναι ιδιαίτερα δύσκολη, μπορούν να ωφεληθούν σημαντικά. Ωστόσο, αυτή η παραγωγή υδρογόνου εξακολουθεί να παίζει οριακό ρόλο, κάτω του 1% το 2023.

Το υδρογόνο μπορεί πραγματικά να παραχθεί από διαφορετικές τεχνολογίες. Μία από τις πιο αποδοτικές μεθόδους παραγωγής βιώσιμου υδρογόνου είναι η ηλεκτρόλυση του νερού. Σε αυτήν την ενεργοβόρα ηλεκτρόλυση, η ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο. Η τεχνολογία είναι καλά ανεπτυγμένη και διαθέσιμη εμπορικά, αν και η εκτιμώμενη ενεργειακή απόδοσή της είναι περίπου 52%.

Μια άλλη προσέγγιση είναι η πλασμολύση, η οποία έχει δείξει απόδοση ενέργειας ισοδύναμη με την ηλεκτρόλυση, με το πρόσθετο πλεονέκτημα της μειωμένης κατανάλωσης ισχύος, του χαμηλότερου κύριου κόστους και του μικρότερου μεγέθους εξοπλισμού. Πρόσφατες εξελίξεις στη μικρορευστομηχανική και στα μικροπλάσματα έχουν κάνει την παραγωγή υδρογόνου μέσω πλασμολύσης υδρατμών νερού κερδοφόρα όσον αφορά την ενεργειακή απόδοση.

Άλλοι τρόποι παραγωγής υδρογόνου για ηλεκτρισμό περιλαμβάνουν τη φωτοκαταλυτική, τη βιουδρογόνο και τις θερμοχημικές διεργασίες.

Σύρετε για κύλιση →

Ενώ η τεχνολογία του υδρογόνου είναι υποσχόμενη, η ευρεία της χρήση εξακολουθεί να αντιμετωπίζει δυσκολίες όσον αφορά το κόστος παραγωγής, την απόδοση και τη συνολική περιβαλλοντική βιωσιμότητα. Δεδομένης της ανάγκης για πιο καθαρές πηγές ενέργειας, ωστόσο, ερευνητές παγκοσμίως αναζητούν συνεχώς λύσεις σε αυτά τα προβλήματα με νέα υλικά και καλύτερη τεχνολογία.

Καινοτομίες Καταλυτών που Οδηγούν στην Αποδοτικότητα του Υδρογόνου

Καθώς οι τεχνολογίες υδρογόνου προχωρούν από την έννοια στην εμπορευματοποίηση, μία από τις κύριες προκλήσεις είναι τα υλικά που κάνουν αυτά τα συστήματα αποδοτικά και κλιμακώσιμα. Για να το αντιμετωπίσουν, οι επιστήμονες εργάζονται σε διάφορες προσεγγίσεις.

Για παράδειγμα, μια μελέτη από το Κεντρικό Γραφείο της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, δημοσιεύτηκε¹ αυτόν τον μήνα στο Nature, παρουσίασε έναν μικροσκοπικό σίδηρο καταλύτη ως εναλλακτική λύση στο πλατίνα στα κυψέλες καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEMFCs), με τη δυνατότητα να μεταμορφώσει το μέλλον της καθαρής ενέργειας.

Οι PEMFC είναι συσκευές καθαρής ενέργειας που παράγουν ηλεκτρισμό από υδρογόνο και οξυγόνο, με το νερό να είναι το μοναδικό παραπροϊόν. Ωστόσο, εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το σπάνιο και ακριβό πλατίνα ως καταλύτη. Έτσι, για να βοηθήσουν στην ευρεία υιοθέτησή τους, οι ερευνητές ανέπτυξαν έναν υψηλής απόδοσης σιδήρου-βάση καταλύτη για αυτές τις κυψέλες καυσίμου.

Με το έξυπνο σχεδιασμό «εσωτερική ενεργοποίηση, εξωτερική προστασία», ο νέος καταλύτης μπορεί να επιτύχει εξαιρετική απόδοση ενώ μειώνει τα επιβλαβή παραπροϊόντα.

Ενώ οι καταλύτες Fe/N–C είναι μεταξύ των πιο υποσχόμενων εναλλακτικών στους καταλύτες ομάδας πλατίνας, η δραστικότητά τους και η ανθεκτικότητά τους δεν μπορούν να πληρούν τα κριτήρια απόδοσης. Έτσι, η ομάδα σχεδίασε και ανέπτυξε έναν νέο τύπο καταλύτη Fe/N–C, κατασκευασμένο από πολυάριθμες νανοπροεξοχές κατανεμημένες σε 2Δ στρώσεις άνθρακα με μοναδικές θέσεις σιδήρου ενσωματωμένες στην εσωτερική κυρτή επιφάνεια των νανοπροεξοχών.

Ως αποτέλεσμα, ο νέος καταλύτης κατάφερε να προσφέρει «μία από τις καλύτερες» επιδόσεις PEMFC χωρίς μεταλλικά στοιχεία ομάδας πλατίνας, διατηρώντας το 86% της δραστικότητας ακόμη και μετά από πάνω από 300 ώρες συνεχούς λειτουργίας.

Μια άλλη βασική τεχνολογία για την παραγωγή υδρογόνου με κλιματικά ουδέτερο τρόπο μέσω ηλεκτρόλυσης νερού είναι η Ηλεκτρόλυση Νερού με Μεμβράνη Ανταλλαγής Πρωτονίων (PEM-WE).

Για την επιτάχυνση της επιθυμητής αντίδρασης, τα ηλεκτρόδια επικαλύπτονται με ειδικούς ηλεκτροκαταλύτες. Για το άνοδο, χρησιμοποιούνται συνήθως καταλύτες βάσει ιριδίου, ιδιαίτερα για την όξινη αντίδραση εξέλιξης οξυγόνου (OER).

Η OER είναι το βήμα παραγωγής οξυγόνου της διαδικασίας διάσπασης του νερού που δημιουργεί καθαρή ενέργεια υδρογόνου, αλλά παραμένει προκλητική και αναποτελεσματική. Η αντίδραση αυτή είναι πιο αποτελεσματική όταν χρησιμοποιούνται καταλύτες βάσει ιριδίου.

Ανακαλύφθηκε το 1803, το ιρίδιο δεν εμφανίζεται σε καθαρή μορφή στη φύση, αλλά ανακτάται εμπορικά ως παραπροϊόν της παραγωγής πλατίνα, παλαδίου, νικελίου ή χαλκού.

Το ιρίδιο είναι ένα πυκνό, σκληρό μέταλλο που παραμένει αδιάσπαστο από τον αέρα, το νερό και τα οξέα. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, χρησιμοποιείται σε μπουζί, επιστημονικό εξοπλισμό, καταλύτες, αγώγιμα μελάνια για ηλεκτρονικά και στην αντιμετώπιση του καρκίνου.

Το μέταλλο χρησιμοποιείται σπάνια σε καθαρή μορφή λόγω δυσκολιών στην προετοιμασία και κατασκευή· αντίθετα, χρησιμοποιείται σε μορφή κραμάτων πλατίνας.

Το ιρίδιο (Ir), ωστόσο, είναι ένα πολύτιμο μέταλλο και ένα από τα σπανιότερα στοιχεία που εμφανίζονται φυσικά στη γήινη φλοιό. Τα ορυκτά που περιέχουν ιρίδιο βρίσκονται στη Νότια Αφρική, τις Ηνωμένες Πολιτείες (Αλάσκα), τη Βραζιλία, τη Ρωσία, τη Μιανμάρ και την Αυστραλία.

Η σπανιότητά του, σε συνδυασμό με τη μεγάλη ζήτηση από βιομηχανίες όπως η ηλεκτρονική, το καθιστούν πολύ ακριβό. Το ιρίδιο είναι στην πραγματικότητα πιο πολύτιμο από το χρυσό, κοστώντας σχεδόν 5.000 δολάρια ανά ουγγιά.

Έτσι, είναι λογικό ότι οι επιστήμονες αναζητούν συνεχώς νέα μέταλλα για να αντικαταστήσουν το ιρίδιο, προκειμένου να βοηθήσουν στην ευρεία υιοθέτηση των PEMWEs. Η ανακάλυψη εναλλακτικών χωρίς Ir, ωστόσο, δεν είναι απλή και παραμένει αργή λόγω του τεράστιου σχεδιαστικού χώρου που εμπλέκεται.

Πριν από λίγους μήνες, μια μελέτη² από το Advanced Institute for Materials Research (AIMR) του Πανεπιστημίου Tohoku περιέγραψε έναν νέο πορώδη κρυσταλλικό καταλύτη ως αποδοτική και ανθεκτική λύση για την καθαρή παραγωγή υδρογόνου μέσω ηλεκτρόλυσης νερού.

Το υλικό σε αυτή τη μελέτη είναι μεσοπορώδη μονοκρυσταλλικό Co3O4 που έχει ντοπαστεί με ατομικά διασκορπισμένο ιρίδιο για την όξινη OER.

Η μεσοπορώδη δομή σπινέλ παίζει κεντρικό ρόλο, καθώς επιτρέπει υψηλή φόρτωση Ir (13,8% βάρους) χωρίς το σχηματισμό μεγάλων σωματιδίων ιριδίου. Εκτός από την παροχή χώρου για τη φόρτωση Ir, η αρχιτεκτονική συμβάλλει επίσης στη δημιουργία ενός σταθερού περιβάλλοντος.

Ο καταλύτης διατήρησε την απόδοσή του για πάνω από 100 ώρες με μόλις 248 mV υπερβολικού δυναμικού (η₁₀).

Σε μια άλλη πρόσφατη μελέτη, ερευνητές δημιούργησαν μια «μεγαβιβλιοθήκη» για να εξερευνήσουν τη δραστικότητα καταλυτών εκατομμυρίων διαφορετικών νανοδομών που αποτελούνται από λίγα βασικά μέταλλα, βοηθώντας στην αναζήτηση εναλλακτικών προς τους καταλύτες Ir για την OER σε κλίμακα και ταχύτητα.

Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε πώς οι μη ευγενείς καταλύτες ανοίγουν το δρόμο για προσιτό υδρογόνο.

Γρήγορη Ανακάλυψη Καταλυτών με Νανοτεχνολογία

Η τελευταία μελέτη³ έχει στην πραγματικότητα βρει έναν νέο καταλύτη για την παραγωγή καυσίμου υδρογόνου που είναι τόσο οικονομικός όσο και ενεργειακά αποδοτικός.

Δημοσιεύτηκε αυτόν τον μήνα στο Journal of the American Chemical Society (JACS), η ανακάλυψη του καταλύτη έγινε χρησιμοποιώντας μια νέα μεγαβιβλιοθήκη νανοσωματιδίων, και ταιριάζει ή ξεπερνά την απόδοση του ιριδίου στην παραγωγή καυσίμου υδρογόνου, με ένα κλάσμα του κόστους.

Για πολύ καιρό, οι ερευνητές αναζητούν εναλλακτικές λύσεις στο ιρίδιο. Αλλά αυτό που πήρε δεκαετίες, ανακαλύφθηκε τώρα μέσα σε ένα μόνο απόγευμα χρησιμοποιώντας το ισχυρό νέο εργαλείο που ανέπτυξαν επιστήμονες από το Northwestern University.

Αυτό το νεοεφεύρετο εργαλείο ονομάζεται μεγαβιβλιοθήκη, η οποία είναι η πρώτη παγκοσμίως «εργοστάσιο δεδομένων» νανοϋλικών. Κάθε μία από αυτές τις βιβλιοθήκες περιέχει εκατομμύρια διαφορετικά νανοσωματίδια σε ένα μικροσκοπικό chip.

Η τεχνολογία χρησιμοποιήθηκε, σε συνεργασία με ερευνητές από το Toyota Research Institute (TRI), για την εύρεση εμπορικά σχετικών καταλυτών για την παραγωγή υδρογόνου. Το υλικό στη συνέχεια κλιμακώθηκε, και αποδείχθηκε ότι λειτουργεί μέσα σε μια συσκευή. Όλα αυτά έγιναν σε ρεκόρ χρόνου.

Για την ανακάλυψη νέων καταλυτών, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τέσσερα φθηνά, άφθονα μέταλλα, τα οποία είναι όλα γνωστά για την καταλυτική τους απόδοση. Αυτά τα μέταλλα είναι:

1. Κοβάλτιο (Co)
2. Χρώμιο (Cr)
3. Μαγγάνιο (Mn)
4. Ρουθένιο (Ru)

Η μεγαβιβλιοθήκη χρησιμοποιήθηκε στη συνέχεια για να ελέγξει γρήγορα τεράστιους συνδυασμούς αυτών των μετάλλων, προκειμένου να βρεθεί ένα νέο υλικό του οποίου η απόδοση μπορεί να ταιριάζει με αυτή του ιριδίου.

Η ομάδα βρήκε ένα τέτοιο νέο υλικό που ήταν συγκρίσιμο με τα εμπορικά υλικά βάσει ιριδίου στην εργαστηριακή απόδοση. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η απόδοση ξεπέρασε ακόμη και αυτά με ένα κλάσμα του κόστους.

Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε ενδεχομένως να κάνει το πράσινο υδρογόνο προσιτό.

Επιπλέον, το νέο υλικό δείχνει την αποτελεσματικότητα της προσέγγισης της μεγαβιβλιοθήκης, η οποία μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές ανακαλύπτουν νέα υλικά για διάφορες εφαρμογές.

Σύμφωνα με τον κύριο συγγραφέα της μελέτης, Chad A. Mirkin, ο οποίος είναι ο κύριος εφευρέτης της πλατφόρμας μεγαβιβλιοθήκης και ο ίδιος που παρουσίασε τις μεγαβιβλιοθήκες περίπου μια δεκαετία πριν, το 2016:

«Έχουμε απελευθερώσει, κατά πάσα πιθανότητα, το πιο ισχυρό εργαλείο σύνθεσης του κόσμου, το οποίο επιτρέπει την αναζήτηση του τεράστιου αριθμού συνδυασμών που είναι διαθέσιμοι σε χημικούς και επιστήμονες υλικών για να βρεθούν υλικά που έχουν σημασία.»

Στο έργο της μεγαβιβλιοθήκης, η ομάδα «κατεύθυνε αυτή τη δυνατότητα προς ένα μεγάλο πρόβλημα που αντιμετωπίζει ο ενεργειακός τομέας». Το πρόβλημα, όπως σημείωσε ο πρωτοπόρος της νανοτεχνολογίας Mirkin, ήταν:

«Πώς μπορούμε να βρούμε ένα υλικό που είναι τόσο καλό όσο το ιρίδιο, αλλά πιο άφθονο, πιο διαθέσιμο και πολύ φθηνότερο; Αυτό το νέο εργαλείο μας επέτρεψε να βρούμε μια υποσχόμενη εναλλακτική λύση και να τη βρούμε γρήγορα.»

Ο Mirkin είναι Καθηγητής Χημείας στο Weinberg College of Arts and Sciences του Northwestern και καθηγητής χημικής και βιολογικής μηχανικής, βιοϊατρικής μηχανικής, καθώς και επιστήμης και μηχανικής υλικών στη Σχολή Μηχανικής McCormick.

Το πράσινο υδρογόνο είναι μια κρίσιμη ανάγκη του κόσμου, αλλά περιορίζεται από την εξάρτησή του από ένα από τα σπανιότερα υλικά για τη λειτουργία του.

«Δεν υπάρχει αρκετό ιρίδιο στον κόσμο για να καλύψει όλες τις προβλεπόμενες ανάγκες μας.»

– Ted Sargent, Καθηγητής Χημείας στο Weinberg και καθηγητής ηλεκτρικής και υπολογιστικής μηχανικής στο McCormick

Ο Sargent και ο Mirkin συνεργάστηκαν στο έργο.

«Καθώς σκεφτόμαστε το διάσπαση του νερού για την παραγωγή εναλλακτικών μορφών ενέργειας, δεν υπάρχει αρκετό ιρίδιο από καθαρά προοπτική εφοδιασμού.»

– Sargent

Η ανακάλυψη νέων υποψηφίων για την αντικατάσταση αυτού του μετάλλου αποτέλεσε την τέλεια εφαρμογή για το νέο εργαλείο, το οποίο μπορεί να επαναπροσδιορίσει τη αργή και δύσκολη παραδοσιακή διαδικασία ανακάλυψης υλικών. Σε αντίθεση με τη παραδοσιακή μέθοδο δοκιμής-σφάλματος, οι νέες μεγαβιβλιοθήκες επιτρέπουν την ταχεία ταυτοποίηση των βέλτιστων συνθέσεων.

Κάθε μεγαβιβλιοθήκη έχει δημιουργηθεί με μια ομάδα εκατοντάδων χιλιάδων μικροσκοπικών, πυραμιδικής μορφής ακροδεξιών για την εκτύπωση μεμονωμένων «σημείων» σε μια επιφάνεια. Κάθε σημείο εδώ διαθέτει ένα προσεκτικά σχεδιασμένο μείγμα μεταλλικών αλατιών, τα οποία, όταν θερμαίνονται, μειώνονται για να σχηματίσουν μοναδικά νανοσωματίδια, το καθένα με ακριβές μέγεθος και σύνθεση.

Σύμφωνα με τον Mirkin:

«Μπορείτε να θεωρήσετε κάθε ακροδέκτη ως έναν μικροσκοπικό άνθρωπο σε ένα μικροσκοπικό εργαστήριο. Αντί να έχει ένας μικρός άνθρωπος να κατασκευάσει μία δομή τη φορά, έχετε εκατομμύρια ανθρώπους. Έτσι, έχετε ουσιαστικά έναν πλήρη στρατό ερευνητών που λειτουργεί σε ένα chip.»

Συνολικά, το chip περιείχε 156 εκατομμύρια σωματίδια, το καθένα σχηματισμένο από διαφορετικούς συνδυασμούς Co, Cr, Mn και Ru. Ένας ρομποτικός σαρωτής ανέλυσε στη συνέχεια πόσο καλά μπορούν να εκτελέσουν μια αντίδραση εξέλιξης οξυγόνου (OER).

Αυτή η δυνατότητα να ελέγχονται τα σωματίδια για την τελική τους απόδοση αποτελεί μια σημαντική καινοτομία.

«Για πρώτη φορά, δεν μπορέσαμε μόνο να ελέγξουμε γρήγορα τους καταλύτες, αλλά είδαμε τους καλύτερους να αποδίδουν καλά σε κλιμακωμένη κατάσταση.»

– Συγγραφέας της μελέτης Joseph Montoya, ανώτερος ερευνητής στο TRI

Βάσει της αξιολόγησης, οι ερευνητές επέλεξαν 40 υποψηφίους με την καλύτερη απόδοση, από χαμηλή έως υψηλή δραστικότητα, για περαιτέρω δοκιμές στο εργαστήριο. Τα οξείδια RuCoMnCr κλιμακώθηκαν σε επίπεδα χιλιοστογραμμάτιου πριν μελετηθούν για την καταλυτική τους απόδοση.

Μία σύνθεση ξεχώρισε στο τέλος. Αυτός ο ακριβής συνδυασμός των τεσσάρων μετάλλων ήταν: οξείδιο Ru52Co33Mn9Cr6.

Έτσι, η ομάδα κατάφερε να αποκτήσει έναν πολυμεταλλικό καταλύτη, ο οποίος είναι στην πραγματικότητα γνωστός ότι είναι πιο ενεργός από τα μονομεταλλικά του αντίστοιχα.

«Ο καταλύτης μας στην πραγματικότητα έχει ελαφρώς υψηλότερη δραστικότητα από το ιρίδιο και εξαιρετική σταθερότητα», δήλωσε ο Mirkin. «Αυτό είναι σπάνιο επειδή συχνά το ρουθένιο είναι λιγότερο σταθερό. Αλλά τα άλλα στοιχεία στη σύνθεση σταθεροποιούν το ρουθένιο.»

Ο καταλύτης παρήγαγε τάση 1,58 V σε 1 A/cm² και 1,77 V σε 3 A/cm².

Όσον αφορά τη μακροπρόθεσμη απόδοση, αυτός ο νέος καταλύτης λειτούργησε για πάνω από 1.000 ώρες με υψηλή απόδοση και αξιοσημείωτη σταθερότητα σε ένα σκληρό όξινο περιβάλλον, ενώ κόστισε περίπου το ένα δεκάτο του ιριδίου.

«Υπάρχουν πολλά να γίνουν για να γίνει αυτό εμπορικά βιώσιμο, αλλά είναι πολύ συναρπαστικό που μπορούμε να εντοπίσουμε υποσχόμενους καταλύτες τόσο γρήγορα – όχι μόνο σε εργαστηριακό επίπεδο αλλά και για συσκευές.»

– Montoya

Στη διαδικασία εύρεσης ενός νέου καταλύτη, η ομάδα δημιούργησε τεράστιες, υψηλής ποιότητας, βάσεις δεδομένων υλικών, που μπορούν να ανοίξουν το δρόμο για μηχανική μάθηση και AI ώστε να σχεδιάσουν την επόμενη γενιά νέων υλικών.

Το TRI, το Northwestern και η θυγατρική του Mattiq έχουν ήδη αναπτύξει έναν αλγόριθμο για την αναζήτηση στις μεγαβιβλιοθήκες με αστραπιαία ταχύτητα.

Ωστόσο, είναι μόνο η αρχή. Όπως και με το AI, η προσέγγιση της μεγαβιβλιοθήκης μπορεί να επεκταθεί πέρα από την επιταχυμένη ανακάλυψη καταλυτών για τη μετατροπή ενέργειας, ώστε να μεταμορφώσει την ανακάλυψη υλικών για σχεδόν οποιαδήποτε τεχνολογία, όπως προηγμένα οπτικά εξαρτήματα, βιοϊατρικές συσκευές, μπαταρίες και άλλα.

«Θα αναζητήσουμε όλα τα είδη υλικών για μπαταρίες, σύντηξη και άλλα», είπε ο Mirkin. «Ο κόσμος δεν χρησιμοποιεί τα καλύτερα υλικά για τις ανάγκες του. Οι άνθρωποι βρήκαν τα καλύτερα υλικά σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή, με τα εργαλεία που είχαν στη διάθεσή τους. Το πρόβλημα είναι ότι τώρα έχουμε μια τεράστια υποδομή χτισμένη γύρω από αυτά τα υλικά, και είμαστε κολλημένοι σε αυτά. Θέλουμε να το αντιστρέψουμε. Ήρθε η ώρα να βρούμε πραγματικά τα καλύτερα υλικά για κάθε ανάγκη – χωρίς συμβιβασμούς.»

Επένδυση στη Δύναμη του Υδρογόνου

Bloom Energy Corp (BE ) δραστηριοποιείται στην παραγωγή ενέργειας με σταθερές κυψέλες καυσίμου. Παρέχει εμπορικά δύο προϊόντα: το Bloom Electrolyzer για την παραγωγή υδρογόνου και το Bloom Energy Server για την παραγωγή ηλεκτρισμού.

Η εταιρεία παράγει υδρογόνο από τον μεγαλύτερο ηλεκτρολύτη στον κόσμο, ο οποίος είναι εγκατεστημένος στο Ames Research Center της NASA, παράγοντας περίπου 25% περισσότερο υδρογόνο ανά μεγαβάτ σε σύγκριση με εμπορικούς ηλεκτρολύτες όπως οι PEM ή αλκαλικοί.

Μέχρι στιγμής, η Bloom Energy έχει εγκαταστήσει 1,5 GW χαμηλού άνθρακα σε πάνω από 1.200 εγκαταστάσεις παγκοσμίως.

Με κεφαλαιοποίηση αγοράς 12,38 δισεκατομμυρίων δολαρίων, οι μετοχές BE διαπραγματεύονται στα 53,15 δολάρια, με άνοδο 138,36% από την αρχή του έτους. Πρόσφατα, οι μετοχές της εταιρείας ξεπέρασαν τα 55 δολάρια, φτάνοντας σε νέα υψηλά επίπεδα χάρη στην αυξημένη ενδιαφέρον από τους υπερ-προμηθευτές και τα κέντρα δεδομένων. Επίσης, τον Ιούλιο, η εταιρεία εξασφάλισε μια σημαντική συμφωνία με την Oracle (ORCL ) και υπαινίχθηκε για περισσότερες τέτοιες συμφωνίες στο μέλλον.

Διαθέτει EPS (TTM) 0,11 και P/E (TTM) 495,23.

Όσον αφορά τα οικονομικά, ανέφερε αύξηση εσόδων 19,5% ετησίως σε 401,2 εκατομμύρια δολάρια για το δεύτερο τρίμηνο που έληξε στις 30 Ιουνίου 2025. Το μικτό περιθώριο για την περίοδο ήταν 26,7% και το μη-GAAP μικτό περιθώριο 28,2%. Η λειτουργική ζημία ήταν 3,5 εκατομμύρια δολάρια, ενώ το μη-GAAP λειτουργικό εισόδημα ήταν 28,6 εκατομμύρια δολάρια.

«Καθώς η ενέργεια εν τόπο γίνεται ολοένα και πιο προφανής, δεδομένης της ταχείας ανάπτυξης της AI, δεν υπήρξε ποτέ καλύτερη ζήτηση στην αγορά για τα προϊόντα Bloom. Σε αντίθεση με τις εναλλακτικές λύσεις, τα προϊόντα μας είναι σχεδιασμένα ειδικά για την ψηφιακή επανάσταση.»

– Ιδρυτής και Διευθύνων Σύμβουλος KR Sridhar

Τελευταία Νέα και Ανάπτυξη Μετοχών της Bloom Energy Corp (BE)

Συμπέρασμα

Το πιο απλό και άφθονο στοιχείο στο σύμπαν, το υδρογόνο, υπόσχεται ένα μονοπάτι προς ένα πιο πράσινο μέλλον. Το στοιχείο, τελικά, έχει τη δυνατότητα να γεφυρώσει την ακανόνιστη παραγωγή των ανανεώσιμων πηγών και να αποανθρακοποιήσει τους τομείς που είναι δύσκολο να αποσυρθούν. Ωστόσο, η υλοποίηση αυτής της υπόσχεσης απαιτεί επενδύσεις, καινοτομία και συνεργασία μεταξύ των βιομηχανιών.

Οι τελευταίες προόδους στους καταλύτες και στην ηλεκτρόλυση μπορούν να βοηθήσουν στην ενίσχυση της αποδοτικότητας της παραγωγής υδρογόνου, επιταχύνοντας έτσι τη μετάβαση σε μια βιώσιμη ενεργειακή οικονομία.

Αναφορές:

1. Zhao, Y., Wan, J., Ling, C., κ.α. Οξιδική μείωση οξυγόνου με καταλύτες Fe μονού ατόμου σε κυρτές υποστηρίξεις. Nature, 644, 668–675, δημοσιεύτηκε 13 Αυγούστου 2025. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09364-6
2. Wang, Y., Qin, Y., Liu, S., Zhao, Y., Liu, L., Zhang, D., Zhao, S., Liu, J., Wang, J., Liu, Y., Wu, H., Jia, B., Qu, X., Li, H., Qin, M. Μεσοπορώδη μονοκρυσταλλικά σωματίδια ως ανθεκτικοί και αποδοτικοί καταλύτες όξινης εξέλιξης σε όξινο περιβάλλον. Journal of the American Chemical Society, 147(16), 13345–13355, δημοσιεύτηκε 8 Απριλίου 2025. https://doi.org/10.1021/jacs.4c18390?utm_source=chatgpt.com
3. Huang, J., Wang, Z., Liang, J., Li, X-Y., Pietryga, J., Ye, Z., Smith, P. T., Kulaksizoglu, A., McCormick, C. R., Kim, J., Peng, B., Liu, Z., Xie, K., Torrisi, S. B., Montoya, J. H., Wu, G., Sargent, E. H., Mirkin, C. A. Επιτάχυνση του ρυθμού ανακάλυψης καταλυτών για την αντίδραση εξέλιξης οξυγόνου μέσω μεγαβιβλιοθηκών. Journal of the American Chemical Society, 147(34), δημοσιεύτηκε 19 Αυγούστου 2025. https://doi.org/10.1021/jacs.5c08326