Me uljen e çmimit të energjisë së rinovueshme, ka një interes në rritje për të gjetur mënyra për ta kursyer atë ekonomikisht. Bateritë mund të përballojnë rritjet afatshkurtra të prodhimit, por mund të mos jenë në gjendje të përballojnë mungesat afatgjata ose ndryshimet sezonale në prodhimin e energjisë elektrike. Hidrogjeni është një nga disa opsione në shqyrtim që ka potencialin për të shërbyer si një urë afatgjate midis periudhave të produktivitetit të lartë të energjisë së rinovueshme.
Por hidrogjeni ka problemet e veta. Marrja e tij duke ndarë ujin është mjaft joefikase nga pikëpamja energjetike dhe ruajtja e tij për periudha të gjata mund të jetë e vështirë. Shumica e katalizatorëve që prodhojnë hidrogjen funksionojnë më mirë edhe me ujë të pastër - jo domosdoshmërisht llojin që është lehtësisht i disponueshëm, pasi ndryshimi klimatik rrit intensitetin e thatësirës.
Një grup studiuesish në Kinë kanë zhvilluar një pajisje që mund të prodhojë hidrogjen nga uji i detit – në fakt, duhet të jetë në ujin e detit që pajisja të funksionojë. Koncepti kryesor pas punës së tij do të jetë i njohur për këdo që e kupton se si funksionojnë shumica e veshjeve të papërshkueshme nga uji.
Veshjet e papërshkueshme nga uji dhe që marrin frymë mbështeten në një membranë me pore të strukturuara me kujdes. Membrana është bërë nga materiali që largon ujin. Ka pore, por ato janë shumë të vogla për të lënë ujin e lëngshëm të kalojë. Por ato janë mjaft të mëdha saqë molekulat individuale të ujit mund të kalojnë nëpër to. Si rezultat, çdo ujë në pjesën e jashtme të veshjes qëndron atje, por çdo djersë nga brenda që avullohet do të rrjedhë ende nëpër pëlhurë dhe do të bëjë rrugën e saj drejt botës së jashtme. Si rezultat, pëlhura merr frymë.
Një membranë e tillë është thelbësore për funksionimin e pajisjes së re. Nuk kalon ujë të lëngshëm përmes membranës, por kalon avujt e ujit. Dallimi i madh është se uji i lëngshëm është në të dy anët e membranës.
Jashtë - ujë deti me një grup standard kripërash. Brenda është një zgjidhje e përqendruar e një kripe të vetme - në këtë rast hidroksidi i kaliumit (KOH) - i cili është në përputhje me procesin e elektrolizës që prodhon hidrogjen. I zhytur në tretësirën KOH është një grup elektrodash që prodhojnë hidrogjen dhe oksigjen në të dy anët e ndarësit, duke i mbajtur të pastra rrjedhat e gazit.
Çfarë ndodh pasi pajisja fillon të funksionojë? Ndërsa uji brenda pajisjes ndahet për të prodhuar hidrogjen dhe oksigjen, niveli i reduktuar i ujit rrit përqendrimin e tretësirës së kripës kaustike (e cila fillimisht ishte shumë më e përqendruar se uji i detit). Kjo e bën energjinë efikase për të lëvizur ujin përmes membranës së ujit të detit për të holluar KOH. Dhe, falë poreve, kjo është e mundur, por vetëm nëse uji lëviz në formën e avullit.
Si rezultat, ndërsa ndodhet brenda membranës, uji mbetet në gjendje avulli për një kohë të shkurtër dhe më pas shndërrohet shpejt në një lëng sapo hyn në pajisje. E gjithë përzierja komplekse e kripërave që përmbahet në ujin e detit mbetet jashtë membranës dhe një rrjedhë e vazhdueshme e ujit të freskët u sigurohet elektrodave që e ndajnë atë. E rëndësishmja, e gjithë kjo ndodh pa përdorur energjinë e përdorur normalisht në shkripëzimin, duke e bërë procesin e përgjithshëm më efikas të energjisë sesa trajtimin e ujit për përdorim në një elektrolizer standard.
Në parim, e gjithë kjo tingëllon mirë, por a funksionon në të vërtetë? Për të zbuluar, ekipi montoi pajisjen dhe e testoi atë në ujin e detit të Gjirit Shenzhen (një gji në veri të Hong Kongut dhe Macau). Dhe pothuajse në çdo masë të arsyeshme, ai performoi mirë.
Ai ruajti performancën edhe pas 3200 orësh përdorimi dhe mikroskopi elektronik i membranës pas përdorimit tregoi se poret mbetën të zhbllokuara në këtë fazë. KOH i përdorur për sistemin nuk ishte plotësisht i pastër, kështu që përmbante nivele të ulëta të joneve të gjetura në ujin e detit. Por këto nivele nuk u rritën me kalimin e kohës, duke konfirmuar se sistemi nuk lejonte që uji i detit të hynte në dhomën e elektrolizës. Për sa i përket konsumit të energjisë, sistemi përdorte pothuajse njësoj si një elektrolizer standard, duke konfirmuar se trajtimi i ujit nuk kërkonte asnjë shpenzim energjie.
Zgjidhja KOH ishte gjithashtu vetë-balancuese, me difuzionin e ujit në pajisje që ngadalësohej nëse tretësira e brendshme e saj bëhej shumë e holluar. Nëse bëhet shumë i përqendruar, efikasiteti i elektrolizës bie, kështu që largimi i ujit ngadalësohet.
Autorët vlerësojnë se pajisja e tyre mund të funksionojë nën presionin e ujit të detit në thellësi deri në 75 m. Megjithatë, temperatura në këto thellësi mund të jetë kufizuese, pasi shkalla e difuzionit të ujit nëpër membranë është gjashtë herë më e lartë në 30°C sesa në 0 °C.
Edhe me gjithë këto lajme të mira, ka mundësi për të përmirësuar performancën. Kripëra të ndryshme përveç KOH janë të mira, dhe disa mund të funksionojnë më mirë. Studiuesit zbuluan gjithashtu se përfshirja e KOH në hidrogel rreth elektrodave rriti prodhimin e hidrogjenit. Së fundi, është e mundur që ndryshimi i materialit ose strukturës së elektrodave të përdorura në ndarjen e ujit mund të përshpejtojë më tej procesin.
Së fundi, ekipi sugjeroi se mund të jetë i dobishëm për më shumë sesa thjesht prodhimin e hidrogjenit. Në vend të ujit të detit, ata zhytën njërën nga pajisjet në një tretësirë të holluar të litiumit dhe zbuluan se pas 200 orësh funksionimi, përqendrimi i litiumit u rrit më shumë se 40 herë për shkak të ujit që hynte në pajisje. Ka shumë kontekste të tjera, si trajtimi i ujit të ndotur, ku kjo aftësi për t'u përqendruar mund të jetë e dobishme.
Kjo nuk i zgjidh të gjitha problemet që lidhen me përdorimin e hidrogjenit si rezervuar energjie. Por sigurisht që ka potencialin të na lejojë të kalojmë "nevojen për ujë të pastër" nga lista e këtyre çështjeve.
Ju mund ta ndihmoni Ukrainën të luftojë kundër pushtuesve rusë, mënyra më e mirë për ta bërë këtë është të dhuroni fonde për Forcat e Armatosura të Ukrainës përmes Savelife ose përmes faqes zyrtare NBU.
Gjithashtu interesante: