Vyrobili vodík jen ze vzduchu – našli ekologické palivo zítřka?
Vědci zjistili, že vodík lze nyní vyrábět pouze pomocí elektřiny a vzdušné vlhkosti, uvádí Newsweek.
Podle článku zveřejněného 6. září v časopise Nature Communications se tento „zelený vodík“ vyrábí elektrolýzou vzdušné vlhkosti, nikoliv tradiční vody. To potenciálně umožní zásobování suchých a odlehlých oblastí vodíkovým palivem s minimálním dopadem na životní prostředí, zejména při využití obnovitelné energie. Autorům článku se podařilo elektrolyzovat vodu ve vzduchu s vlhkostí pouhá 4 %.
„Vyvinuli jsme takzvaný „přímý vzduchový elektrolyzér“, zkráceně DAE (Direct Air Electrolyzer,“ sdělil Newsweeku Gang Kevin Li, docent na katedře chemického inženýrství na Melbournské univerzitě a spoluautor článku. „Tento modul využívá hygroskopický elektrolyt, který je neustále vystaven atmosféře. Takový elektrolyt má vysoký potenciál samovolně získávat vlhkost ze vzduchu (bez vnějšího přívodu energie), takže je po spojení s (obnovitelným) zdrojem energie snadno dostupný pro elektrolýzu a výrobu vodíku,“ uvedl.
Hydrogen production from the air https://t.co/jgP9ChH63n
— Dr. Gang (Kevin) Li (@KevinLi06613844) September 6, 2022
Elektrolýza bez vody
Elektrolýza se tradičně používá pouze k získávání vodíku a kyslíku z kapalné vody, kdy se do vody umístí dvě elektrody a prochází jí elektrický proud. Na anodě, kladně nabité elektrodě, se z H2O odtrhávají elektrony a vznikají kladné ionty vodíku a molekuly O2. Na záporné katodě se elektrony odevzdávají vodíkovým iontům, čímž vzniká plyn H2: vodík.
Tento přístup však tradičně vyžaduje přístup k čisté kapalné vodě. To omezuje použití elektrolýzy kapalné vody na oblasti, kde je vody dostatek, jinak by mohlo vyčerpávat již tak omezené zásoby pitné vody. Díky tomu, že DAE získává vodu obsaženou ve vzduchu, toto riziko a náklady s ním spojené eliminuje a umožňuje výrobu vodíku kdekoli.
Pouštní vodík
Podle Kevina Li lze modul DAE díky schopnosti využívat vlhkost ze vzduchu použít i v odlehlých, suchých a polosuchých prostředích, kde dostupnost sladké vody představuje velký problém. Navíc nedostatkem sladké vody trpí většina oblastí na Zemi s vysokým solárním a větrným potenciálem. Vhodným místem pro získávání solární energie je například poušť, kde se ale sladká voda téměř nevyskytuje.
„Funguje to téměř ve všech vzdušných prostředích na Zemi. Náš modul DAE byl testován při relativní vlhkosti 4 %, což je větší sucho než v jakékoli poušti,“ říká Li.
Průměrná denní relativní vlhkost vzduchu v Mohavské poušti se přes den pohybuje mezi 10 a 30 procenty a v noci se může blížit 50 procentům, což znamená, že DAE bude fungovat i ve vyprahlých oblastech.
Podle článku byl prototyp tohoto zařízení testován pomocí vstupní energie ze slunce a bylo zjištěno, že má stabilní Faradovu účinnost – účinnost, s níž se přenáší náboj – přibližně 95 procent po dobu 12 po sobě jdoucích dnů.
Hudba budoucnosti
Výhodou této nové techniky je, že může vyrábět energii z obnovitelných zdrojů: elektřinu použitou při elektrolýze lze vyrobit z obnovitelných zdrojů, jako je vítr nebo slunce, a vyrobený vodík může být použit jako palivo nebo jím lze odstartovat reakce vodíkové jaderné fúze.
Podle autorů mohou tyto poznatky umožnit, aby budoucí zařízení na přeměnu slunečního záření na palivo fungovala kdekoli na Zemi, a překonala tak problém s nedostatkem vody v případě plošného nasazení výroby vodíku.
Zdroje: Newsweek, Nature Communications