Yenilenebilir enerji fiyatlarının düşmesiyle birlikte, onu ekonomik olarak kurtarmanın yollarını bulmaya olan ilgi artıyor. Piller, üretimdeki kısa vadeli dalgalanmaları kaldırabilir, ancak elektrik üretimindeki uzun vadeli eksiklikleri veya mevsimsel değişiklikleri kaldıramayabilir. Hidrojen, yüksek yenilenebilir enerji verimliliği dönemleri arasında uzun vadeli bir köprü görevi görme potansiyeline sahip, değerlendirilmekte olan birkaç seçenekten biridir.
Ancak hidrojenin kendi sorunları var. Suyu ayrıştırarak elde etmek enerji açısından oldukça verimsizdir ve uzun süre depolamak zor olabilir. Hidrojen üreten katalizörlerin çoğu aynı zamanda temiz su ile en iyi şekilde çalışır - iklim değişikliği kuraklıkların yoğunluğunu artırdığından, kolayca bulunabilen türden olması gerekmez.
Çin'de bir grup araştırmacı, deniz suyundan hidrojen üretebilen bir cihaz geliştirdi - aslında cihazın çalışması için deniz suyunda olması gerekiyor. Çalışmasının arkasındaki anahtar kavram, çoğu su geçirmez giysinin nasıl çalıştığını anlayan herkes için tanıdık olacaktır.
Su geçirmez, nefes alabilen giysiler, özenle yapılandırılmış gözeneklere sahip bir zara dayanır. Membran suyu iten malzemeden yapılmıştır. Gözenekleri vardır, ancak sıvı suyun geçmesine izin vermeyecek kadar küçüktürler. Ancak tek tek su moleküllerinin içinden geçebileceği kadar büyüktürler. Sonuç olarak, giysinin dış kısmındaki su orada kalır, ancak iç kısmında buharlaşan ter kumaşın içinden akmaya ve dış dünyaya doğru yol almaya devam eder. Sonuç olarak, kumaş nefes alır.
Böyle bir zar, yeni cihazın işleyişinin merkezinde yer alır. Sıvı suyu zardan geçirmez, fakat su buharını geçirir. En büyük fark, sıvı suyun zarın her iki tarafında olmasıdır.
Dış - standart bir tuz seti ile deniz suyu. İçinde, hidrojen üreten elektroliz işlemiyle uyumlu tek bir tuzun - bu durumda potasyum hidroksit (KOH) - konsantre bir çözeltisi bulunur. Ayırıcının her iki yanında hidrojen ve oksijen üreten ve gaz akımlarını temiz tutan bir dizi elektrot KOH çözeltisine daldırılmıştır.
Ekipman çalışmaya başladıktan sonra ne olur? Cihazın içindeki su bölünerek hidrojen ve oksijen üretirken, azalan su seviyesi kostik tuz çözeltisinin (başlangıçta deniz suyundan çok daha konsantre olan) konsantrasyonunu artırır. Bu, KOH'yi seyreltmek için suyu deniz suyu zarından geçirmeyi enerji açısından verimli hale getirir. Ve gözenekler sayesinde bu mümkündür, ancak yalnızca su buhar şeklinde hareket ederse.
Sonuç olarak, su membranın içindeyken kısa bir süre buhar halinde kalır ve daha sonra cihaza girer girmez hızla sıvı hale dönüşür. Deniz suyunda bulunan tüm karmaşık tuz karışımları zarın dışında kalır ve onu ayıran elektrotlara sürekli bir tatlı su akışı sağlanır. Daha da önemlisi, bunların tümü tuzdan arındırmada normalde kullanılan enerji kullanılmadan gerçekleşir ve bu da genel süreci standart bir elektrolizörde kullanım için suyun arıtılmasından daha enerji verimli hale getirir.
Prensip olarak, bunların hepsi kulağa harika geliyor, ama gerçekten işe yarıyor mu? Bunu öğrenmek için ekip, cihazı monte etti ve Shenzhen Körfezi'nin (Hong Kong ve Makao'nun kuzeyindeki bir koy) deniz suyunda test etti. Ve neredeyse her makul önlemle, iyi performans gösterdi.
3200 saatlik kullanımdan sonra bile performansını korudu ve kullanımdan sonra zarın elektron mikroskobu, gözeneklerin bu aşamada tıkanmadan kaldığını gösterdi. Sistem için kullanılan KOH tamamen saf değildi, bu nedenle deniz suyunda bulunan düşük seviyelerde iyonlar içeriyordu. Ancak bu seviyelerin zamanla artmaması, sistemin deniz suyunun elektroliz odasına girmesine izin vermediğini doğruladı. Enerji tüketimi açısından, sistem standart bir elektrolizör ile hemen hemen aynı şeyi kullandı ve bu da su arıtmanın herhangi bir enerji harcaması gerektirmediğini doğruladı.
KOH solüsyonu da kendi kendini dengeliyordu ve dahili solüsyonu çok seyreltik hale geldiğinde cihaza su difüzyonu yavaşlıyordu. Çok konsantre olursa, elektrolizin etkinliği düşer, bu nedenle suyun çıkarılması yavaşlar.
Yazarlar, cihazlarının 75 m derinliğe kadar deniz suyu basıncı altında çalışabileceğini tahmin etmektedir.Ancak, membrandan su difüzyon hızı 30°C'de 0'dakinden altı kat daha yüksek olduğundan, bu derinliklerdeki sıcaklık sınırlayıcı olabilir. °C
Tüm bu iyi haberlere rağmen, performansı iyileştirmek için fırsatlar var. KOH dışındaki çeşitli tuzlar iyidir ve bazıları daha iyi çalışabilir. Araştırmacılar ayrıca elektrotların etrafındaki hidrojele KOH eklenmesinin hidrojen üretimini artırdığını da buldular. Son olarak, su ayırmada kullanılan elektrotların malzemesinin veya yapısının değiştirilmesinin işlemi daha da hızlandırması mümkündür.
Son olarak ekip, bunun sadece hidrojen üretiminden daha fazlası için yararlı olabileceğini öne sürdü. Cihazlardan birini deniz suyu yerine seyreltilmiş bir lityum çözeltisine daldırdılar ve 200 saatlik çalışmanın ardından cihaza giren su nedeniyle lityum konsantrasyonunun 40 kattan fazla arttığını buldular. Bu konsantre olma yeteneğinin yararlı olabileceği kirli suyun arıtılması gibi başka birçok bağlam vardır.
Bu, hidrojenin bir enerji deposu olarak kullanılmasıyla ilgili tüm sorunları çözmez. Ancak kesinlikle "temiz su ihtiyacını" bu sorunlar listesinden çıkarmamıza izin verme potansiyeline sahiptir.
Ukrayna'nın Rus işgalcilere karşı savaşmasına yardım edebilirsiniz, bunu yapmanın en iyi yolu, Ukrayna Silahlı Kuvvetlerine fon bağışlamaktır. Hayat kurtarmak veya resmi sayfa aracılığıyla NBU.
Ayrıca ilginç: