Bərpa olunan enerjinin qiymətinin aşağı düşməsi ilə ona iqtisadi qənaət etməyin yollarını axtarmağa maraq artır. Batareyalar istehsaldakı qısamüddətli artımları idarə edə bilər, lakin elektrik enerjisi istehsalında uzunmüddətli çatışmazlıqları və ya mövsümi dəyişiklikləri idarə edə bilməz. Hidrogen yüksək bərpa olunan enerji məhsuldarlığı dövrləri arasında uzunmüddətli körpü rolunu oynama potensialına malik olan bir neçə variantdan biridir.
Ancaq hidrogenin öz problemləri var. Suyu parçalayaraq əldə etmək enerji baxımından olduqca səmərəsizdir və uzun müddət saxlamaq çətin ola bilər. Hidrogen istehsal edən katalizatorların əksəriyyəti təmiz su ilə də yaxşı işləyir – iqlim dəyişikliyi quraqlığın intensivliyini artırdığından, hazır olan növ deyil.
Çində bir qrup tədqiqatçı dəniz suyundan hidrogen istehsal edə bilən cihaz hazırlayıb – əslində cihazın işləməsi üçün onun dəniz suyunda olması lazımdır. Onun işinin arxasında duran əsas konsepsiya ən çox suya davamlı geyimin necə işlədiyini başa düşən hər kəsə tanış olacaq.
Suya davamlı, nəfəs ala bilən paltar diqqətlə qurulmuş məsamələri olan bir membrana əsaslanır. Membran suyu dəf edən materialdan hazırlanır. Məsamələri var, lakin onlar maye suyun keçməsi üçün çox kiçikdir. Lakin onlar kifayət qədər böyükdürlər ki, ayrı-ayrı su molekulları onlardan keçə bilər. Nəticədə, paltarın kənarındakı istənilən su orada qalır, lakin içəridə buxarlanan hər hansı tər yenə də parçadan keçərək xarici aləmə yol açacaq. Nəticədə parça nəfəs alır.
Belə bir membran yeni cihazın işləməsi üçün mərkəzidir. O, maye suyu membrandan keçirmir, lakin su buxarını keçir. Böyük fərq maye suyun membranın hər iki tərəfində olmasıdır.
Çöldə - standart duz dəsti ilə dəniz suyu. İçəridə tək bir duzun konsentratlaşdırılmış məhlulu var - bu halda kalium hidroksid (KOH) - hidrogen istehsal edən elektroliz prosesi ilə uyğun gəlir. KOH məhluluna batırılmış, ayırıcının hər iki tərəfində hidrogen və oksigen istehsal edən, qaz axınlarını təmiz saxlayan elektrodlar dəstidir.
Avadanlıq işə başladıqdan sonra nə baş verir? Cihazın içindəki su hidrogen və oksigen hasil etmək üçün parçalandıqca suyun səviyyəsinin azalması kaustik duz məhlulunun konsentrasiyasını artırır (bu, əvvəlcə dəniz suyundan daha çox konsentrasiya edilmişdi). Bu, KOH-ni seyreltmək üçün suyun dəniz suyu membranından keçməsini enerjiyə qənaət edir. Və məsamələr sayəsində bu mümkündür, ancaq su buxar şəklində hərəkət edərsə.
Nəticədə membranın içərisində olarkən su qısa müddət ərzində buxar vəziyyətində qalır, sonra cihaza daxil olan kimi tez bir zamanda mayeyə çevrilir. Dəniz suyunun tərkibində olan duzların bütün kompleks qarışığı membrandan kənarda qalır və onu parçalayan elektrodlara daimi şirin su axını təmin edilir. Əhəmiyyətli olan odur ki, bütün bunlar duzsuzlaşdırmada adətən istifadə olunan enerjidən istifadə etmədən baş verir və ümumi prosesi standart elektrolizatorda istifadə üçün suyun təmizlənməsindən daha enerji səmərəli edir.
Prinsipcə, bütün bunlar əla səslənir, amma əslində işləyirmi? Bunu öyrənmək üçün komanda cihazı yığaraq Shenzhen körfəzinin (Honq Konq və Makaonun şimalında yerləşən körfəz) dəniz suyunda sınaqdan keçirib. Və demək olar ki, hər bir ağlabatan ölçü ilə, yaxşı çıxış etdi.
O, hətta 3200 saat istifadədən sonra da performansını qoruyub saxladı və istifadədən sonra membranın elektron mikroskopiyası bu mərhələdə məsamələrin bloklanmamış qaldığını göstərdi. Sistem üçün istifadə edilən KOH tamamilə təmiz deyildi, ona görə də dəniz suyunda olan aşağı səviyyəli ionlardan ibarət idi. Lakin bu səviyyələr zaman keçdikcə artmadı və sistemin dəniz suyunun elektroliz kamerasına daxil olmasına icazə vermədiyini təsdiqlədi. Enerji istehlakı baxımından, sistem təxminən standart elektrolizatorla eyni istifadə etdi, bu da suyun təmizlənməsinin heç bir enerji xərcləri tələb etmədiyini təsdiqləyir.
KOH məhlulu da özünü tarazlayırdı, daxili məhlul çox seyreltilirsə, suyun cihaza diffuziyası yavaşlayırdı. Çox konsentrə olarsa, elektrolizin səmərəliliyi aşağı düşür, buna görə də suyun çıxarılması yavaşlayır.
Müəlliflər hesab edirlər ki, onların cihazı dəniz suyunun təzyiqi altında 75 m-ə qədər dərinlikdə işləyə bilər.Lakin bu dərinliklərdə temperatur məhdudlaşdırıla bilər, çünki membran vasitəsilə suyun diffuziya sürəti 30°C-də 0-dan altı dəfə yüksəkdir. °C.
Bütün bu xoş xəbərlərə baxmayaraq, performansı yaxşılaşdırmaq üçün imkanlar var. KOH-dan başqa müxtəlif duzlar yaxşıdır və bəziləri daha yaxşı işləyə bilər. Tədqiqatçılar həmçinin elektrodların ətrafındakı hidrogelə KOH-un daxil edilməsinin hidrogen istehsalını artırdığını aşkar ediblər. Nəhayət, suyun parçalanmasında istifadə olunan elektrodların materialının və ya strukturunun dəyişdirilməsi prosesi daha da sürətləndirə bilər.
Nəhayət, komanda bunun hidrogen istehsalından daha çox faydalı ola biləcəyini təklif etdi. Dəniz suyu əvəzinə qurğulardan birini litiumun seyreltilmiş məhluluna batırıblar və müəyyən ediblər ki, 200 saatlıq işdən sonra qurğuya daxil olan su səbəbindən litiumun konsentrasiyası 40 dəfədən çox artıb. Bu konsentrasiya qabiliyyətinin faydalı ola biləcəyi çirklənmiş suyun müalicəsi kimi bir çox başqa kontekstlər var.
Bu, hidrogenin enerji anbarı kimi istifadəsi ilə bağlı bütün problemləri həll etmir. Lakin o, şübhəsiz ki, bizə “təmiz suya ehtiyacı” bu məsələlərin siyahısından çıxarmağa imkan verəcək potensiala malikdir.
Siz Ukraynaya rus işğalçılarına qarşı mübarizədə kömək edə bilərsiniz, bunun üçün ən yaxşı yol Ukrayna Silahlı Qüvvələrinə pul köçürməkdir. Savelife və ya rəsmi səhifə vasitəsilə NBU.
Həmçinin maraqlıdır: