Podle skupiny výzkumníků z Pennsylvánské univerzity se síla slunce, větru a moře může brzy spojit a vyrobit tak ekologické vodíkové palivo. Tým integroval technologii čištění vody do nového experimentálního projektu elektrolyzér mořské vody, která pomocí elektrického proudu odděluje vodík a kyslík v molekulách vody.
Podle Bruce Logana, profesora environmentálního inženýrství na Kappa a profesora Evan Pugh University, by tato nová metoda „štěpení mořské vody“ mohla usnadnit přeměnu větrné a solární energie na skladovatelná a přenosná paliva.
"Vodík je skvělé palivo, ale musíte ho získat," řekl Logan. - Jediný udržitelný způsob, jak toho dosáhnout, je využívat obnovitelnou energii a vyrábět ji z vody. Musíte také používat vodu, kterou lidé nechtějí používat k jiným účelům, a to by byla voda mořská. Svatý grál výroby vodíku tedy musel kombinovat mořskou vodu, větrnou a sluneční energii vyskytující se v pobřežních a mořských prostředích.“
Navzdory hojnosti mořské vody se obvykle nepoužívá k separaci vody. Pokud se voda před přivedením do elektrolyzéru neodsolí – což je nákladný dodatečný krok – ionty chlóru v mořské vodě se změní na toxický plynný chlór, který ničí zařízení a proniká do životního prostředí.
Aby tomu zabránili, vědci vložili tenkou, semipermeabilní membránu původně určenou k čištění vody při úpravě reverzní osmózou (RO). Membrána reverzní osmózy nahradila iontoměničovou membránu běžně používanou v elektrolyzérech.
"Myšlenka reverzní osmózy spočívá v tom, že na vodu vyvinete opravdu vysoký tlak, protlačíte ji membránou a zadržíte ionty chlóru," řekl Logan.
V elektrolyzéru se mořská voda již nebude protlačovat přes membránu reverzní osmózy, ale bude jí zadržována. Membrána se používá k oddělení reakcí probíhajících v blízkosti dvou ponořených elektrod – kladně nabité anody a záporně nabité katody – připojených k externímu zdroji energie. Po zapnutí napájení se molekuly vody začnou na anodě dělit, uvolňují drobné vodíkové ionty nazývané protony a tvoří plynný kyslík. Protony poté procházejí membránou a spojují se s elektrony na katodě za vzniku plynného vodíku.
S nainstalovanou membránou pro reverzní osmózu zůstává mořská voda na katodové straně a ionty chlóru jsou příliš velké na to, aby prošly membránou a dosáhly anody, což brání tvorbě plynného chlóru.
Ale při štěpení vody, jak zdůraznil Logan, se ve vodě záměrně rozpouštějí jiné soli, aby byla vodivá. Iontoměničová membrána, která filtruje ionty elektrickým nábojem, umožňuje průchod iontů solí. Neexistuje žádná membrána reverzní osmózy.
Protože pohyb větších iontů je omezen RO membránou, potřebovali vědci otestovat, zda drobné protony pohybující se póry stačí k udržení vysokého elektrického proudu.
V sérii experimentů vědci testovali dvě komerčně dostupné membrány pro reverzní osmózu a dvě kationtoměničové membrány, což je typ iontoměničové membrány, která umožňuje pohyb všech kladně nabitých iontů v systému. Každý z nich byl testován na odolnost membrány vůči pohybu iontů. Bylo také vypočteno množství energie potřebné k dokončení reakcí, byla sledována tvorba plynného vodíku a kyslíku, analyzována interakce s ionty chloru a poškození membrány.
Vědci nedávno obdrželi grant 300 000 dolarů od Národní vědecké nadace (NSF) na pokračování výzkumu elektrolýzy mořské vody. Logan doufá, že jejich výzkum sehraje klíčovou roli při snižování emisí oxidu uhličitého po celém světě.
Přečtěte si také: