განახლებადი ენერგიის ფასის კლებასთან ერთად იზრდება ინტერესი მისი ეკონომიური დაზოგვის გზების მოძიებაზე. ბატარეებს შეუძლიათ გაუმკლავდნენ წარმოების ხანმოკლე მატებას, მაგრამ შეიძლება ვერ გაუმკლავდნენ ელექტროენერგიის წარმოების ხანგრძლივ დეფიციტს ან სეზონურ ცვალებადობას. წყალბადი არის ერთ-ერთი განსახილველი ვარიანტიდან, რომელსაც აქვს პოტენციალი, გახდეს გრძელვადიანი ხიდი განახლებადი ენერგიის მაღალი პროდუქტიულობის პერიოდებს შორის.
მაგრამ წყალბადს აქვს თავისი პრობლემები. მისი მიღება წყლის გაყოფით საკმაოდ არაეფექტურია ენერგეტიკული თვალსაზრისით და მისი ხანგრძლივი შენახვა შეიძლება რთული იყოს. წყალბადის წარმომქმნელი კატალიზატორების უმეტესობა ასევე საუკეთესოდ მუშაობს სუფთა წყალთან - სულაც არ არის ხელმისაწვდომი, რადგან კლიმატის ცვლილება ზრდის გვალვის ინტენსივობას.
მკვლევართა ჯგუფმა ჩინეთში შეიმუშავა მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია წყალბადის გამომუშავება ზღვის წყლიდან - ფაქტობრივად, ის ზღვის წყალში უნდა იყოს, რომ მოწყობილობამ იმუშაოს. მისი ნამუშევრების ძირითადი კონცეფცია ყველასთვის ნაცნობი იქნება, ვისაც ესმის, როგორ მუშაობს წყალგაუმტარი ტანსაცმლის უმეტესობა.
წყალგაუმტარი, სუნთქვადი ტანსაცმელი ეყრდნობა მემბრანას ფრთხილად სტრუქტურირებული ფორებით. მემბრანა დამზადებულია მასალისგან, რომელიც აცილებს წყალს. მას აქვს ფორები, მაგრამ ისინი ძალიან მცირეა თხევადი წყლის გასაშვებად. მაგრამ ისინი იმდენად დიდია, რომ წყლის ცალკეულ მოლეკულებს შეუძლიათ მათში გავლა. შედეგად, ტანსაცმლის გარედან ნებისმიერი წყალი იქ რჩება, მაგრამ შიგნიდან აორთქლებული ნებისმიერი ოფლი კვლავ მიედინება ქსოვილში და გაივლის გზას გარე სამყაროსკენ. შედეგად ქსოვილი სუნთქავს.
ასეთი მემბრანა ცენტრალურია ახალი მოწყობილობის ფუნქციონირებისთვის. ის არ გადის თხევად წყალს მემბრანაში, მაგრამ გადის წყლის ორთქლს. დიდი განსხვავება ისაა, რომ თხევადი წყალი მემბრანის ორივე მხარესაა.
გარეთ - ზღვის წყალი მარილების სტანდარტული ნაკრებით. შიგნით არის ერთი მარილის კონცენტრირებული ხსნარი - ამ შემთხვევაში კალიუმის ჰიდროქსიდი (KOH) - რომელიც თავსებადია წყალბადის წარმოქმნის ელექტროლიზის პროცესთან. KOH ხსნარში ჩაეფლო ელექტროდების ნაკრები, რომლებიც გამოიმუშავებენ წყალბადს და ჟანგბადს გამყოფის ორივე მხარეს და ინარჩუნებენ გაზის ნაკადებს სისუფთავეს.
რა ხდება აღჭურვილობის მუშაობის დაწყების შემდეგ? როდესაც მოწყობილობაში წყალი იშლება წყალბადისა და ჟანგბადის წარმოებისთვის, წყლის შემცირებული დონე ზრდის კაუსტიკური მარილის ხსნარის კონცენტრაციას (რომელიც თავდაპირველად ბევრად უფრო კონცენტრირებული იყო, ვიდრე ზღვის წყალი). ეს ხდის ენერგოეფექტურს წყლის გადატანას ზღვის წყლის მემბრანაში, რათა განზავდეს KOH. და, ფორების წყალობით, ეს შესაძლებელია, მაგრამ მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ წყალი ორთქლის სახით მოძრაობს.
შედეგად, მემბრანაში ყოფნისას წყალი მცირე ხნით რჩება ორთქლის მდგომარეობაში, შემდეგ კი მოწყობილობაში შესვლისთანავე სწრაფად იქცევა სითხეში. ზღვის წყალში შემავალი მარილების მთელი რთული ნარევი რჩება მემბრანის გარეთ და მტკნარი წყლის მუდმივი ნაკადი მიეწოდება ელექტროდებს, რომლებიც მას ყოფენ. რაც მთავარია, ეს ყველაფერი ხდება ენერგიის გამოყენების გარეშე, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიყენება დემარილიზაციისას, რაც მთლიან პროცესს უფრო ენერგოეფექტურს ხდის, ვიდრე წყლის დამუშავება სტანდარტულ ელექტროლიზერში გამოსაყენებლად.
პრინციპში, ეს ყველაფერი მშვენივრად ჟღერს, მაგრამ რეალურად მუშაობს? ამის გასარკვევად, ჯგუფმა ააწყო მოწყობილობა და გამოსცადა იგი შენჟენის ყურის ზღვის წყალში (ყურე ჰონგ კონგის და მაკაოს ჩრდილოეთით). და თითქმის ყველა გონივრული ზომით, ის კარგად მუშაობდა.
ის ინარჩუნებდა ეფექტურობას 3200 საათის გამოყენების შემდეგაც და გამოყენების შემდეგ მემბრანის ელექტრონულმა მიკროსკოპამ აჩვენა, რომ ამ ეტაპზე ფორები განბლოკილი რჩებოდა. სისტემისთვის გამოყენებული KOH არ იყო სრულიად სუფთა, ამიტომ შეიცავდა ზღვის წყალში ნაპოვნი იონების დაბალ დონეს. მაგრამ ეს დონეები დროთა განმავლობაში არ გაიზარდა, რაც ადასტურებს, რომ სისტემა არ აძლევდა საშუალებას ზღვის წყალს ელექტროლიზის პალატაში შესულიყო. ენერგიის მოხმარების თვალსაზრისით, სისტემა გამოიყენებოდა დაახლოებით იგივე, რაც სტანდარტული ელექტროლიზატორი, რაც ადასტურებს, რომ წყლის დამუშავება არ მოითხოვდა ენერგიის ხარჯვას.
KOH ხსნარი ასევე დაბალანსებული იყო და მოწყობილობაში წყლის დიფუზია ნელდება, თუ მისი შიდა ხსნარი ძალიან განზავებული ხდებოდა. თუ ის ძალიან კონცენტრირებულია, ელექტროლიზის ეფექტურობა ეცემა, ამიტომ წყლის მოცილება შენელდება.
ავტორების შეფასებით, მათ მოწყობილობას შეუძლია იმუშაოს ზღვის წყლის წნევის ქვეშ 75 მ სიღრმეზე. თუმცა, ტემპერატურა ამ სიღრმეებზე შეიძლება იყოს შეზღუდული, რადგან მემბრანაში წყლის დიფუზიის სიჩქარე ექვსჯერ მეტია 30°C-ზე, ვიდრე 0-ზე. °C.
ამ ყველა კარგი ამბის მიუხედავად, არსებობს შესაძლებლობები, რომ გაუმჯობესდეს შესრულება. KOH-ის გარდა სხვადასხვა მარილები კარგია და ზოგიერთი შეიძლება უკეთ იმოქმედოს. მკვლევარებმა ასევე დაადგინეს, რომ ელექტროდების გარშემო ჰიდროგელში KOH-ის შეყვანამ გაზარდა წყალბადის წარმოება. დაბოლოს, შესაძლებელია, რომ წყლის გაყოფისას გამოყენებული ელექტროდების მასალის ან სტრუქტურის შეცვლამ შეიძლება კიდევ უფრო დააჩქაროს პროცესი.
დაბოლოს, გუნდმა ვარაუდობს, რომ ის შეიძლება სასარგებლო იყოს მხოლოდ წყალბადის წარმოებისთვის. ზღვის წყლის ნაცვლად მათ ერთ-ერთი მოწყობილობა ჩაყარეს ლითიუმის გაზავებულ ხსნარში და დაადგინეს, რომ 200 საათის მუშაობის შემდეგ, ლითიუმის კონცენტრაცია 40-ჯერ გაიზარდა მოწყობილობაში წყლის შესვლის გამო. არსებობს მრავალი სხვა კონტექსტი, როგორიცაა დაბინძურებული წყლის მკურნალობა, სადაც კონცენტრირების ეს უნარი შეიძლება სასარგებლო იყოს.
ეს არ წყვეტს წყალბადის, როგორც ენერგიის საწყობის გამოყენებასთან დაკავშირებულ ყველა პრობლემას. მაგრამ მას, რა თქმა უნდა, აქვს იმის შესაძლებლობა, რომ ამ საკითხების სიიდან ამოვიწეროთ „სუფთა წყლის საჭიროება“.
თქვენ შეგიძლიათ დაეხმაროთ უკრაინას რუსი დამპყრობლების წინააღმდეგ ბრძოლაში, ამის საუკეთესო გზაა უკრაინის შეიარაღებული ძალებისთვის თანხების გაცემა. Savelife ან ოფიციალური გვერდის საშუალებით NBU.
ასევე საინტერესოა: