Со намалувањето на цената на обновливите извори на енергија, се зголемува интересот за изнаоѓање начини за нејзина економска заштеда. Батериите можат да се справат со краткорочни бранови во производството, но можеби нема да бидат способни да се справат со долгорочни недостиг или сезонски промени во производството на електрична енергија. Водородот е една од неколкуте опции што се разгледуваат што има потенцијал да послужи како долгорочен мост помеѓу периодите на висока продуктивност на обновливите извори на енергија.
Но, водородот има свои проблеми. Добивањето со разделување на водата е прилично неефикасно од енергетска гледна точка, а нејзиното складирање на долги периоди може да биде тешко. Повеќето катализатори што произведуваат водород, исто така, најдобро функционираат со чиста вода - не мора да е онаква што е лесно достапна, бидејќи климатските промени го зголемуваат интензитетот на сушите.
Група истражувачи во Кина развија уред кој може да произведува водород од морска вода - всушност, тој треба да биде во морска вода за уредот да работи. Клучниот концепт зад неговата работа ќе биде познат на секој кој разбира како функционира повеќето водоотпорни облеки.
Водоотпорна облека што дише се потпира на мембрана со внимателно структурирани пори. Мембраната е направена од материјал кој ја отфрла водата. Има пори, но тие се премногу мали за да ја пропуштат течната вода. Но, тие се доволно големи за да можат да поминат поединечни молекули на вода низ нив. Како резултат на тоа, секоја вода од надворешната страна на облеката останува таму, но секоја пот од внатрешната страна што испарува сепак ќе тече низ ткаенината и ќе се пробие до надворешниот свет. Како резултат на тоа, ткаенината дише.
Таквата мембрана е централна за функционирањето на новиот уред. Не поминува течна вода низ мембраната, но поминува водена пареа. Големата разлика е во тоа што течната вода е од двете страни на мембраната.
Надвор - морска вода со стандарден сет на соли. Внатре има концентриран раствор од една сол - во овој случај калиум хидроксид (KOH) - кој е компатибилен со процесот на електролиза кој произведува водород. Потопено во растворот KOH е збир на електроди кои произведуваат водород и кислород од двете страни на сепараторот, одржувајќи ги чистите струи на гас.
Што се случува откако опремата ќе почне да работи? Како што водата во уредот се дели за да произведе водород и кислород, намаленото ниво на водата ја зголемува концентрацијата на растворот на каустична сол (кој првично беше многу поконцентриран од морската вода). Ова го прави енергетски ефикасно да се движи водата низ мембраната на морската вода за да се разреди KOH. И, благодарение на порите, тоа е можно, но само ако водата се движи во форма на пареа.
Како резултат на тоа, додека е внатре во мембраната, водата останува во состојба на пареа кратко време, а потоа брзо се претвора во течност штом ќе влезе во уредот. Целата сложена мешавина на соли содржани во морската вода останува надвор од мембраната, а константен проток на свежа вода се обезбедува до електродите што ја разделуваат. Поважно е што сето ова се случува без користење на енергијата што вообичаено се користи при бигор, што го прави целокупниот процес енергетски поефикасен од третманот на вода за употреба во стандарден електролизер.
Во принцип, сето ова звучи одлично, но дали всушност функционира? За да дознае, тимот го составил уредот и го тестирал во морската вода на заливот Шенжен (залив северно од Хонг Конг и Макао). И по речиси секоја разумна мерка, се покажа добро.
Ги одржуваше перформансите дури и по 3200 часа употреба, а електронската микроскопија на мембраната по употреба покажа дека порите останаа неблокирани во оваа фаза. KOH користен за системот не бил целосно чист, па содржел ниски нивоа на јони пронајдени во морската вода. Но, овие нивоа не се зголемија со текот на времето, потврдувајќи дека системот не дозволувал морската вода да влезе во комората за електролиза. Во однос на потрошувачката на енергија, системот користеше приближно исто како и стандардниот електролизер, што потврдува дека третманот на водата не бара трошење на енергија.
Растворот на КОХ исто така се балансирал, при што дифузијата на вода во уредот се забавувала ако неговиот внатрешен раствор стане премногу разреден. Ако стане премногу концентрирана, ефикасноста на електролизата паѓа, па отстранувањето на водата се забавува.
Авторите проценуваат дека нивниот уред може да работи под притисок на морска вода на длабочини до 75 m. Сепак, температурата на овие длабочини може да биде ограничувачка, бидејќи стапката на дифузија на вода низ мембраната е шест пати поголема на 30°C отколку на 0. °C.
Дури и со сите овие добри вести, постојат можности за подобрување на перформансите. Различни соли освен КОХ се добри, а некои може да делуваат подобро. Истражувачите исто така откриле дека вградувањето на KOH во хидрогелот околу електродите го зголемува производството на водород. Конечно, можно е промената на материјалот или структурата на електродите што се користат при разделувањето на водата дополнително да го забрза процесот.
Конечно, тимот сугерираше дека тоа може да биде корисно за повеќе од само производство на водород. Наместо морска вода, тие потопиле еден од уредите во разреден раствор на литиум и откриле дека по 200 часа работа, концентрацијата на литиум се зголемила повеќе од 40 пати поради водата што влегува во уредот. Постојат многу други контексти, како што е третманот на контаминирана вода, каде оваа способност за концентрирање може да биде корисна.
Ова не ги решава сите проблеми поврзани со употребата на водород како складиште на енергија. Но, тоа секако има потенцијал да ни овозможи да ја префрлиме „потребата за чиста вода“ од списокот на овие прашања.
Можете да и помогнете на Украина да се бори против руските напаѓачи, најдобар начин да го направите ова е да донирате средства за вооружените сили на Украина преку Савелифе или преку официјалната страница Bвезди.
Исто така интересно: