עם הירידה במחיר האנרגיה המתחדשת, גובר העניין למצוא דרכים לחסוך בה מבחינה כלכלית. סוללות יכולות להתמודד עם עליות קצרות טווח בייצור, אך ייתכן שלא יוכלו להתמודד עם מחסור ארוך טווח או שינויים עונתיים בייצור החשמל. מימן הוא אחת מכמה אפשרויות שנבדקות שיש לה פוטנציאל לשמש גשר לטווח ארוך בין תקופות של פריון אנרגיה מתחדשת גבוהה.
אבל למימן יש בעיות משלו. השגתם על ידי פיצול מים היא די לא יעילה מבחינה אנרגטית, ואגירתם לתקופות ארוכות עשויה להיות קשה. רוב הזרזים המייצרים מימן עובדים בצורה הטובה ביותר גם עם מים נקיים - לאו דווקא מהסוג הזמין, שכן שינויי האקלים מגבירים את עוצמת הבצורת.
קבוצת חוקרים בסין פיתחה מכשיר שיכול להפיק מימן ממי ים - למעשה, הוא צריך להיות במי ים כדי שהמכשיר יעבוד. מושג המפתח מאחורי עבודתו יהיה מוכר לכל מי שמבין כיצד עובד רוב הבגדים העמיד למים.
ביגוד עמיד למים ונושם מסתמך על ממברנה עם נקבוביות מובנות בקפידה. הממברנה עשויה מחומר דוחה מים. יש לו נקבוביות, אבל הן קטנות מכדי להכניס מים נוזליים. אבל הם גדולים מספיק כדי שמולקולות מים בודדות יכולות לעבור דרכם. כתוצאה מכך, כל מים בצד החיצוני של הבגד נשארים שם, אך כל זיעה מבפנים שמתנדפת עדיין תזרום דרך הבד ותעשה את דרכה אל העולם החיצון. כתוצאה מכך, הבד נושם.
ממברנה כזו היא מרכזית לתפקוד המכשיר החדש. הוא לא מעביר מים נוזליים דרך הממברנה, אבל הוא כן מעביר אדי מים. ההבדל הגדול הוא שהמים הנוזלים נמצאים משני צידי הממברנה.
בחוץ - מי ים עם סט מלחים סטנדרטי. בפנים יש תמיסה מרוכזת של מלח בודד - במקרה זה אשלגן הידרוקסיד (KOH) - התואמת את תהליך האלקטרוליזה המייצר מימן. בתמיסת KOH טבולה קבוצה של אלקטרודות המייצרות מימן וחמצן משני צידי המפריד, ושומרות על זרמי הגז נקיים.
מה קורה לאחר שהציוד מתחיל לעבוד? כשהמים בתוך המכשיר מתפצלים לייצור מימן וחמצן, מפלס המים המופחת מעלה את ריכוז תמיסת המלח הקאוסטי (שהייתה בתחילה הרבה יותר מרוכזת ממי הים). זה עושה את זה יעיל באנרגיה להעביר מים דרך קרום מי הים כדי לדלל את KOH. ובזכות הנקבוביות, זה אפשרי, אבל רק אם המים נעים בצורה של קיטור.
כתוצאה מכך, בעודם בתוך הממברנה, המים נשארים במצב אדים לזמן קצר, ולאחר מכן הופכים במהירות לנוזל ברגע שהם נכנסים למכשיר. כל תערובת המלחים המורכבת הכלולה במי הים נשארת מחוץ לממברנה, וזרימה קבועה של מים מתוקים מסופקת לאלקטרודות שמפצלות אותו. חשוב לציין, כל זה קורה ללא שימוש באנרגיה המשמשת בדרך כלל בהתפלה, מה שהופך את התהליך הכולל ליעיל יותר באנרגיה מאשר טיפול במים לשימוש באלקטרוליזר סטנדרטי.
באופן עקרוני, הכל נשמע נהדר, אבל האם זה באמת עובד? כדי לברר, הצוות הרכיב את המכשיר ובדק אותו במי הים של מפרץ שנזן (מפרץ צפונית להונג קונג ומקאו). וכמעט בכל קנה מידה סביר, הוא פעל היטב.
הוא שמר על ביצועים גם לאחר 3200 שעות שימוש, ומיקרוסקופ אלקטרוני של הממברנה לאחר השימוש הראתה שהנקבוביות נותרו לא חסומות בשלב זה. ה-KOH ששימש למערכת לא היה טהור לחלוטין, ולכן הכיל רמות נמוכות של יונים שנמצאו במי ים. אבל רמות אלה לא עלו עם הזמן, מה שמאשר שהמערכת לא אפשרה למי ים להיכנס לתא האלקטרוליזה. מבחינת צריכת אנרגיה, המערכת השתמשה בערך כמו באלקטרוליזר רגיל, מה שמאשר כי הטיפול במים לא דורש כל הוצאה אנרגטית.
גם תמיסת KOH הייתה מאוזנת עצמית, כאשר דיפוזיה של מים לתוך המכשיר האטה אם התמיסה הפנימית שלו הפכה לדלל מדי. אם הוא נעשה מרוכז מדי, יעילות האלקטרוליזה יורדת, כך שהוצאת המים מאטה.
המחברים מעריכים שהמכשיר שלהם יכול לפעול תחת לחץ מי ים בעומקים של עד 75 מ' עם זאת, הטמפרטורה בעומקים אלה עשויה להיות מגבילה, שכן קצב דיפוזיית המים דרך הממברנה גבוה פי שישה ב-30 מעלות צלזיוס מאשר ב-0 מעלות צלזיוס.
אפילו עם כל החדשות הטובות האלה, יש הזדמנויות לשפר את הביצועים. מלחים שונים מלבד KOH הם בסדר, וחלקם עשויים לעבוד טוב יותר. החוקרים מצאו גם ששילוב KOH בהידרוג'ל סביב האלקטרודות הגביר את ייצור המימן. לבסוף, ייתכן ששינוי החומר או המבנה של האלקטרודות המשמשות בפיצול מים יכול להאיץ עוד יותר את התהליך.
לבסוף, הצוות הציע שזה עשוי להיות שימושי ליותר מסתם ייצור מימן. במקום מי ים, הם טבלו את אחד המכשירים בתמיסה מדוללת של ליתיום וגילו שלאחר 200 שעות פעולה ריכוז הליתיום עלה יותר מפי 40 עקב כניסת המים למכשיר. ישנם הקשרים רבים אחרים, כמו טיפול במים מזוהמים, שבהם יכולת ריכוז זו יכולה להיות שימושית.
זה לא פותר את כל הבעיות הקשורות לשימוש במימן כמאגר אנרגיה. אבל בהחלט יש לו פוטנציאל לאפשר לנו לחצות את "הצורך במים נקיים" מרשימת הנושאים הללו.
אתה יכול לעזור לאוקראינה להילחם נגד הפולשים הרוסים, הדרך הטובה ביותר לעשות זאת היא לתרום כספים לכוחות המזוינים של אוקראינה באמצעות הצלת חיים או דרך העמוד הרשמי NBU.
מעניין גם: