Վերականգնվող էներգիայի գնի նվազման հետ մեկտեղ աճում է հետաքրքրությունը տնտեսապես այն խնայելու ուղիներ գտնելու հարցում։ Մարտկոցները կարող են դիմակայել արտադրության կարճաժամկետ աճերին, բայց կարող են չկարողանալ դիմակայել էլեկտրաէներգիայի արտադրության երկարաժամկետ դեֆիցիտներին կամ սեզոնային փոփոխություններին: Ջրածինը քննարկվող մի քանի տարբերակներից մեկն է, որն ունի ներուժ ծառայելու որպես երկարաժամկետ կամուրջ վերականգնվող էներգիայի բարձր արտադրողականության ժամանակաշրջանների միջև:
Բայց ջրածինը իր խնդիրներն ունի։ Ջուրը պառակտելու միջոցով ստանալը բավականին անարդյունավետ է էներգետիկ տեսանկյունից, և այն երկար ժամանակ պահելը կարող է դժվար լինել: Ջրածին արտադրող կատալիզատորների մեծ մասը նաև լավագույնս աշխատում է մաքուր ջրի հետ, որը պարտադիր չէ, որ հասանելի լինի, քանի որ կլիմայի փոփոխությունը մեծացնում է երաշտի ինտենսիվությունը:
Չինաստանում մի խումբ հետազոտողներ մշակել են սարք, որը կարող է ծովի ջրից ջրածին արտադրել. իրականում այն պետք է լինի ծովի ջրի մեջ, որպեսզի սարքն աշխատի: Նրա աշխատանքի հիմքում ընկած հիմնական գաղափարը ծանոթ կլինի յուրաքանչյուրին, ով հասկանում է, թե ինչպես է աշխատում անջրանցիկ հագուստի մեծ մասը:
Անջրանցիկ, շնչող հագուստը հիմնված է խնամքով կառուցված ծակոտիներով թաղանթի վրա: Մեմբրանը պատրաստված է ջուրը վանող նյութից։ Այն ունի ծակոտիներ, բայց դրանք չափազանց փոքր են, որպեսզի հեղուկ ջուրը անցնի: Բայց դրանք այնքան մեծ են, որ ջրի առանձին մոլեկուլները կարող են անցնել դրանց միջով: Արդյունքում, հագուստի դրսի ցանկացած ջուր մնում է այնտեղ, բայց ներսի ցանկացած քրտինքը, որը գոլորշիանում է, դեռ կհոսի գործվածքի միջով և ճանապարհ կհայտնվի դեպի արտաքին աշխարհ: Արդյունքում գործվածքը շնչում է։
Նման թաղանթը կենտրոնական է նոր սարքի աշխատանքի համար: Այն թաղանթով չի անցնում հեղուկ ջուր, բայց անցնում է ջրային գոլորշի: Մեծ տարբերությունն այն է, որ հեղուկ ջուրը գտնվում է թաղանթի երկու կողմերում:
Դրսում՝ ծովի ջուր՝ աղերի ստանդարտ հավաքածուով: Ներսում կա մեկ աղի խտացված լուծույթ, այս դեպքում կալիումի հիդրօքսիդը (KOH), որը համատեղելի է էլեկտրոլիզի գործընթացի հետ, որն արտադրում է ջրածին: KOH լուծույթի մեջ ընկղմված է էլեկտրոդների մի շարք, որոնք անջատիչի երկու կողմերում արտադրում են ջրածին և թթվածին` մաքուր պահելով գազի հոսքերը:
Ի՞նչ է տեղի ունենում սարքավորումն սկսելուց հետո: Քանի որ սարքի ներսում ջուրը տրոհվում է՝ արտադրելու ջրածին և թթվածին, ջրի նվազեցված մակարդակը մեծացնում է կաուստիկ աղի լուծույթի կոնցենտրացիան (որը սկզբում շատ ավելի խտացված էր, քան ծովի ջուրը): Սա էներգաարդյունավետ է դարձնում ջուրը ծովի ջրի մեմբրանի միջով տեղափոխելը KOH-ը նոսրացնելու համար: Եվ, ծակոտիների շնորհիվ, դա հնարավոր է, բայց միայն այն դեպքում, եթե ջուրը շարժվի գոլորշու տեսքով։
Արդյունքում, մեմբրանի ներսում լինելով, ջուրը կարճ ժամանակով մնում է գոլորշի վիճակում, իսկ հետո սարքը մտնելուն պես արագ վերածվում է հեղուկի։ Ծովի ջրի մեջ պարունակվող աղերի ամբողջ բարդ խառնուրդը մնում է թաղանթից դուրս, և քաղցրահամ ջրի մշտական հոսքը ապահովվում է այն բաժանող էլեկտրոդներին: Կարևորն այն է, որ այս ամենը տեղի է ունենում առանց օգտագործելու էներգիան, որը սովորաբար օգտագործվում է աղազերծման ժամանակ, ինչը ընդհանուր գործընթացը դարձնում է ավելի էներգաարդյունավետ, քան ստանդարտ էլեկտրոլիզատորում օգտագործելու համար ջրի մաքրումը:
Սկզբունքորեն, այս ամենը հիանալի է հնչում, բայց արդյո՞ք այն իրականում աշխատում է: Պարզելու համար թիմը հավաքել է սարքը և փորձարկել այն Շենժեն ծովածոցի ծովի ջրում (ծոց Հոնկոնգից և Մակաոյից հյուսիս): Եվ գրեթե բոլոր ողջամիտ չափորոշիչներով այն լավ էր գործում:
Այն պահպանեց իր արդյունավետությունը նույնիսկ 3200 ժամ օգտագործելուց հետո, իսկ մեմբրանի էլեկտրոնային մանրադիտակը օգտագործելուց հետո ցույց տվեց, որ ծակոտիները մնացին ապաշրջափակված այս փուլում: Համակարգի համար օգտագործվող KOH-ը լիովին մաքուր չէր, ուստի այն պարունակում էր ծովի ջրում հայտնաբերված իոնների ցածր մակարդակ: Բայց այդ մակարդակները ժամանակի ընթացքում չբարձրացան՝ հաստատելով, որ համակարգը թույլ չի տվել ծովի ջրի մուտքը էլեկտրոլիզի խցիկ: Էներգիայի սպառման առումով համակարգը օգտագործվում է մոտավորապես նույնը, ինչ ստանդարտ էլեկտրոլիզատորը՝ հաստատելով, որ ջրի մաքրումը չի պահանջում էներգիայի որևէ ծախս:
KOH-ի լուծույթը նույնպես ինքնահավասարակշռվում էր, ջրի տարածումը սարքի մեջ դանդաղում էր, եթե դրա ներքին լուծույթը դառնում էր չափազանց նոսր: Եթե այն դառնում է չափազանց կենտրոնացված, ապա էլեկտրոլիզի արդյունավետությունը նվազում է, ուստի ջրի հեռացումը դանդաղում է:
Հեղինակները գնահատում են, որ իրենց սարքը կարող է աշխատել ծովի ջրի ճնշման տակ մինչև 75 մ խորության վրա: Այնուամենայնիվ, այդ խորություններում ջերմաստիճանը կարող է սահմանափակ լինել, քանի որ թաղանթով ջրի տարածման արագությունը վեց անգամ ավելի բարձր է 30°C-ում, քան 0-ում: °C.
Նույնիսկ այս բոլոր լավ նորությունների հետ միասին, կան հնարավորություններ բարելավելու կատարողականը: Տարբեր աղեր, բացի KOH-ից, լավ են, և որոշները կարող են ավելի լավ աշխատել: Հետազոտողները նաև պարզել են, որ էլեկտրոդների շուրջ գտնվող հիդրոգելի մեջ KOH-ի ներդրումը մեծացնում է ջրածնի արտադրությունը: Վերջապես, հնարավոր է, որ ջրի պառակտման մեջ օգտագործվող էլեկտրոդների նյութի կամ կառուցվածքի փոփոխությունը կարող է ավելի արագացնել գործընթացը:
Ի վերջո, թիմը առաջարկեց, որ այն կարող է օգտակար լինել ոչ միայն ջրածնի արտադրության համար: Նրանք ծովի ջրի փոխարեն սարքերից մեկն ընկղմել են լիթիումի նոսրացված լուծույթի մեջ և պարզել, որ 200 ժամ աշխատելուց հետո սարք մտնող ջրի պատճառով լիթիումի կոնցենտրացիան աճել է ավելի քան 40 անգամ։ Կան բազմաթիվ այլ համատեքստեր, ինչպիսիք են աղտոտված ջրի բուժումը, որտեղ կենտրոնանալու այս ունակությունը կարող է օգտակար լինել:
Սա չի լուծում ջրածնի որպես էներգիայի պահեստ օգտագործելու հետ կապված բոլոր խնդիրները: Բայց դա, անշուշտ, ունի ներուժ՝ թույլ տալու մեզ այս խնդիրների ցանկից հանել «մաքուր ջրի անհրաժեշտությունը»:
Դուք կարող եք օգնել Ուկրաինային պայքարել ռուս զավթիչների դեմ, դրա լավագույն միջոցը Ուկրաինայի զինված ուժերին միջոցներ նվիրաբերելն է։ Savelife կամ պաշտոնական էջի միջոցով NBU.
Հետաքրքիր է նաև.